CH630800A5 - Prothese d'articulation, notamment pour etre implantee dans la cavite cotyloide. - Google Patents

Prothese d'articulation, notamment pour etre implantee dans la cavite cotyloide. Download PDF

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Description

L'invention concerne une prothèse d'articulation, notamment pour être implantée dans la cavité cotyloïde.
L'utilisation de dispositifs artificiels implantés dans le corps humain pour le remplacement de structures anatomiques défectueuses, endommagées ou malades, est connue depuis longtemps.
Un type de ces dispositifs prothétiques est destiné au remplacement des articulations du corps présentant des caractéristiques de joint à rotules comme c'est le cas, par exemple, de l'articulation de la hanche. La prothèse de la hanche établit essentiellement une liaison amovible entre le fémur et la cavité cotyloïde du bassin de manière à permettre un mouvement de type universel analogue à celui de l'articulation biologique naturelle remplacée. Les prothèses totales classiques de la hanche comprennent normalement une coupelle du type acetabulum présentant une cavité sphérique et pouvant être convenablement fixée de diverses manières dans la cavité cotyloïde du bassin, et un élément fémoral artificiel qui est convenablement fixé au fémur. Cet élément fémoral rapporté comporte une tête sensiblement sphérique et lisse s'emboîtant et pouvant tourner dans la cavité sphérique de la coupelle. Ce montage permet d'obtenir un joint du type à rotule qui autorise le type normal de mouvement articulé permis par l'articulation humaine de la hanche.
Parmi les divers principes connus utilisés dans les articulations artificielles, on trouve des prothèses à effet à deux centres, telles que celles décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N° 3813699 et N° 3863273 qui concernent principalement les articulations de la hanche. Ces prothèses permettent des mouvements d'articulation, à la fois entre la tête de l'élément fémoral rapporté et la coupelle, et entre la prothèse proprement dite et la cavité cotyloïde du bassin. Bien que ces deux types de prothèses soient à deux centres et utilisent le principe de l'usure entre la matière plastique et le métal plutôt qu'entre le métal et l'os, il n'existe aucun dispositif dans lequel la tête de l'élément rapporté peut être plus aisément mis en place dans la cavité sphérique de la coupelle cotyloïde que retirée de cette cavité afin de protéger la prothèse contre tout déboîtement. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4044403 décrit une prothèse comportant des éléments prévus à cet effet. Cependant, cette prothèse ne permet pas d'emboîter convenablement la coupelle de matière plastique dans sa coque extérieure métallique.
L'invention cherche donc à réaliser une agencement grâce auquel la coupelle de matière plastique d'une prothèse d'articulation à deux centres peut être aisément emboîtée et efficacement retenue dans sa coque extérieure métallique.
A cet effet, la prothèse selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une coupelle réalisée en polymère élastique et logée dans une coque extérieure métallique, la coupelle présentant une surface intérieure destinée à recevoir un élément prothétique mâle d'une articulation et une surface extérieure qui comprend une zone sphérique prolongée, à sa base, par une zone cylindrique droite, cette zone sphérique ayant une hauteur inférieure à son rayon, la coupelle présentant également une gorge annulaire réalisée dans sa surface extérieure, sensiblement à la jonction des zones sphérique et cylindrique, la coque présentant une surface extérieure destinée à être implantée dans une cavité du squelette et une surface intérieure qui correspond sensiblement à la surface extérieure de la coupelle et qui comporte des organes d'encliquetage destinés à s'engager dans la gorge annulaire de la coupelle afin de fixer à demeure cette dernière dans la coque.
Dans des formes préférées de réalisation de la prothèse selon l'invention, la surface intérieure de la coupelle comprend une zone sphérique concentrique à la surface sphérique extérieure de la même coupelle et ayant une hauteur supérieure au rayon de cette surface intérieure. La surface extérieure de la coque comprend une zone sphérique, concentrique à la surface sphérique intérieure de la même coque et ayant une hauteur supérieure à celle du rayon de cette surface extérieure sphérique. La gorge annulaire de la coupelle est inclinée vers le pôle de la zone sphérique de la surface extérieure de ladite coupelle. Les organes d'encliquetage de la coque comprennent plusieurs ergots répartis le long de la jonction annulaire des zones sphérique et cylindrique de la surface intérieure correspondante de la coque. Le polymère élastique est un polyéthylène de très haut poids moléculaire. La surface extérieure de la coque est conçue pour être implantée dans la cavité cotyloïde. Elle peut également comporter des organes facilitant l'application à demeure de la coque dans une cavité du squelette.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels:
la fìg. 1 est une vue en perspective éclatée d'une prothèse d'articulation dans son application à l'articulation de la hanche selon l'invention;
la fig. 2 est une élévation, avec coupe partielle montrant en détail les éléments d'une prothèse d'articulation selon l'invention;
la fig. 3 est une coupe transversale partielle, à échelle agrandie, analogue à celle de la fig. 2, montrant l'emboîtement de la coupelle dans la coque lors de l'assemblage de la prothèse selon l'invention;
la fig. 4 est une élévation, à échelle agrandie avec coupe partielle, montrant comment les éléments assemblés coopèrent;
la fig. 5 est une vue schématique montrant une prothèse d'articulation de la hanche mise en place dans le corps humain;
la fig. 6 est une vue en perspective éclatée d'une variante de la prothèse selon l'invention, et la fig. 7 est une vue en perspective éclatée d'une variante de la prothèse selon l'invention dans son application à l'articulation de l'épaule.
5
II)
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
630800
Comme représenté sur les fig. 1 et 2, la prothèse 10 selon l'invention comprend une coupelle 12 et une coque extérieure 14. Lorsqu'elle est assemblée comme montré sur les fig. 4 et 5, ces éléments, ainsi qu'un élément fémoral rapporté 16, constituent une articulation anatomique artificielle représentée globalement en 18 et pouvant être implantée dans le corps humain en remplacement d'articulations de la hanche malades, défectueuses ou endommagées, afin de permettre sensiblement le même type de mouvement que celui permis normalement par l'articulation naturelle de la hanche.
L'élément fémoral rapporté 16 peut être un élément prothétique classique et convenable tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3965490, et il est conçu pour être implanté dans le fémur 20 au moyen de tout procédé médical bien connu. Lorsqu'il est introduit dans le fémur 20, cet élément 16 prend sensiblement la position représentée sur la fig. 5, L'élément fémoral 16 comprend, en une seule pièce, une tige 22, un épaulement 24, un col 26 et une tête 28. La tête naturelle du fémur, qui peut être malade, défectueuse ou endommagée, doit être retirée avant la mise en place de l'élément 16. La tête 28 de ce dernier présente une forme sensiblement sphérique et une surface extérieure hautement polie, lisse sur toute son étendue et présentant des caractéristiques de faible frottement. Ces caractéristiques favorisent des mouvements doux et continus entre l'élément fémoral 16 et la coupelle 12. L'élément fémoral 16 est réalisé dans une matière classique convenant aux implantations dans les tissus corporels, y compris les tissus osseux. Un exemple d'une telle matière est le Vitallium, commercialisé par la firme Howmedica Inc., qui est un alliage de cobalt et de chrome conçu et utilisé pour les dents artificielles moulées et pour les applications internes en chirurgie. Cet alliage a pour caractéristique une densité de 8,29; une résistance à la traction d'au moins 665 MPa, une limite conventionnelle d'élasticité à 2% de 455 MPa; un module d'élasticité de 210000 à 224000 MPa; une dureté Rockwell C de 23 à 28. Une fois poli, cet alliage est extrêmement lisse et reste lustré. Ses qualités principales comprennent également une inertie chimique par rapport aux tissus vivants et une grande résistance à la corrosion.
La coupelle 12 présente une surface intérieure 30 destinée à recevoir l'élément fémoral rapporté 16, et une surface extérieure 32 qui comprend une zone sphérique 34 prolongée, à sa base, par une zone cylindrique droite 36, la hauteur de cette zone sphérique 34 étant inférieure à son rayon. De plus, la surface extérieure 32 de la coupelle 12 présente une gorge annulaire 38 située à peu près à la jonction 40 de la zone sphérique 34 et de la zone cylindrique 36. Comme représenté, cette gorge annulaire 38 est de préférence inclinée vers le pôle 42 de la zone sphérique 34. La surface intérieure 30 de la coupelle 12 comprend également une zone sphérique qui, comme représenté, est concentrique à la zone sphérique 34 de la surface extérieure 32 et dont la hauteur est supérieure au rayon de la surface intérieure 30. Le rayon de la surface intérieure 30 est tel que cette dernière reçoit étroitement et maintient la tête fémorale 28 dans une cavité centrale, de forme sensiblement complémentaire de celle de cette tête, afin de permettre un mouvement universel. Dans la forme de réalisation montrée sur les fig. 1 à 5, la surface intérieure 30 comporte également une lèvre annulaire 44 décrite plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4044403 précité et qui non seulement permet une introduction aisée de l'élément fémoral 16 dans la coupelle 12, mais empêche également la séparation de ces éléments d'une manière ferme et simple.
La coupelle 12 est réalisée dans un polymère élastique pouvant être implanté dans le corps humain. De plus, ce polymère doit avoir une bonne résistance, un faible coefficient de frottement et un haut pouvoir lubrifiant, car la coupelle 12 supporte la tête 28 de manière à permettre les mouvements universels pendant une longue période de temps. Un polyéthylène à très haut poids moléculaire convient très bien à cet effet, bien que d'autres polymères ayant des propriétés analogues puissent être utilisés.
La coupelle 12 est logée dans une coque extérieure métallique 14 qui présente une surface intérieure 46 correspondant sensiblement à la surface extérieure 32 de la coupelle 12, et une surface extérieure 48
destinée à être implantée dans la cavité cotyloïde 50 du bassin 52. La surface intérieure 46 de la coque 14 comporte plusieurs saillies 54 réparties le long de la jonction annulaire 56 des zones sphériques 58 et cylindrique 60 de cette surface intérieure 46. Bien que la forme de réalisation représentée montre les saillies 54 sous la forme de pattes, d'autres saillies et d'autres organes d'encliquetage, destinés à s'engager dans la gorge annulaire 38 pour maintenir à demeure la coupelle 12 dans la coque 14, peuvent également être utilisés.
La coque 14 est réalisée dans un métal à faible coefficient de frottement, suffisamment résistant pour ne pas se détériorer sous l'effet des charges répétées, et compatible avec les tissus corporels. Il est possible d'utiliser à cet effet l'alliage Vitallium, décrit précédemment, bien que d'autres métaux présentant de telles propriétés puissent également convenir.
Lors de l'implantation de la prothèse 10 dans la cavité cotyloïde 50 du bassin 52, la cavité 50 est préparée d'une manière chirurgicale classique afin de pouvoir loger la coque 14. Dans ce cas, la coque 14 n'est pas fixée dans la cavité cotyloïde. Dans la forme de réalisation montrée sur les fig. 1 à 5, la surface extérieure 48 de la coque 14 comprend une zone sphérique qui est concentrique à la zone sphérique 58 de la surface intérieure 46 et dont la hauteur est supérieure au rayon de la zone sphérique de la surface extérieure 48. Si l'on souhaite une articulation libre à l'intérieur de la cavité cotyloïde 50, la surface extérieure 48 de la coque 14 est hautement polie. Une surface moins polie limite les mouvements d'articulation.
Dans d'autres cas, il peut être souhaité de fixer à demeure une prothèse à deux centres dans la cavité du squelette. Une telle fixation peut être réalisée au moyen de la forme de réalisation selon l'invention montrée sur la fig. 6. Dans cette prothèse, représentée globalement en 110, la coupelle 112 présente une surface intérieure 130 destinée à recevoir une tête fémorale comprenant une zone sphérique qui est concentrique à une zone sphérique 134 de la surface extérieure 132 de la coupelle, la hauteur de la surface intérieure 130 étant égale ou légèrement inférieure au rayon de la zone sphérique. La coupelle 112 présente donc également une surface extérieure 132 prolongée par une zone cylindrique droite 136 relativement courte.
La coque extérieure 114 de la prothèse 110 présente une surface intérieure 146 qui correspond sensiblement à la surface extérieure 132 de la coupelle 112 et qui comporte des pattes 154 réparties le long de la jonction annulaire 156 des zones sphérique 158 et cylindrique 160, de manière à s'engager dans une gorge annulaire 138 de la coupelle 112 pour fixer à demeure cette dernière dans la coque 114. La gorge annulaire 138 est de préférence inclinée d'un angle d'environ 45° vers le pôle 142 de la zone sphérique 134. La surface extérieure 148 de la coque 114 comprend une zone sphérique qui est concentrique à la zone sphérique 158 et qui présente des rainures ou des gorges annulaires espacées 162 permettant la fixation de la prothèse 110 à l'aide d'un ciment dans la cavité cotyloïde.
La coopération des deux éléments de la prothèse selon l'invention pendant l'assemblage est montrée en détail sur la fig. 3 en ce qui concerne la prothèse 10. Lorsque la coupelle 12 est introduite dans la coque extérieure 14, les pattes 54 de cette dernière entrent en contact avec une lèvre 62 de la coupelle 12, cette lèvre étant délimitée par la gorge annulaire 38 et par la partie de la surface extérieure 32 située vers le pôle 42. Etant donné que la coupelle 12 est réalisée en polymère élastique, la lèvre 62 fléchit vers l'intérieur et vers la gorge 38 de manière que les pattes 54 puissent glisser au-delà de cette lèvre 62 et pénétrer dans la gorge 38. La surface extérieure 32 de la coupelle 12 peut donc être appliquée étroitement contre la surface intérieure correspondante 46 de la coque 14. Après que la coupelle 12 a été totalement introduite dans la coque 14, les deux éléments sont reliés définitivement l'un à l'autre, car la lèvre 62 ne peut glisser au-delà des pattes 54. Par conséquent, l'introduction de la coupelle 12 dans la coque 14 est aisée et la coupelle 12 est retenue efficacement dans la coque 14.
Bien que la description précédente porte principalement sur une articulation humaine de la hanche, il est évident que l'invention
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s'applique également à d'autres articulations anatomiques aussi bien de l'homme que des animaux. Ainsi, l'invention peut être utilisée, par exemple, pour une articulation de l'épaule comme montré sur la fig. 7. La prothèse 70 représentée sur cette figure comprend une coupelle 72 et une coque 74. Un élément rapporté 76 à implanter comporte une tête sensiblement sphérique 78, lisse et à faible frottement, et une tige 80 destinée à être introduite dans un élément anatomique convenable de l'épaule. La coque 74 comporte une tige allongée 82 portant plusieurs nerv ures 84 au moyen desquelles la coque 74 peut être fixée à un élément anatomique correspondant. Cette coque 74 présente également une surface intérieure qui, de même que dans le cas des prothèses 10 et 110, reçoit fixement la coupelle 72 qui est analogue à la coupelle 12 décrite précédemment.
5 Les matières utilisées pour la réalisation de la prothèse d'épaule décrite ci-dessus peuvent être identiques à celle utilisée dans les formes de réalisation décrites précédemment, bien que d'autres matières convenables puissent être également employées pour la réalisation de la prothèse selon l'invention.
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2 feuilles dessins

Claims (7)

630 800 REVENDICATIONS
1. Prothèse d'articulation, notamment pour être implantée dans la cavité cotyloïde, caractérisée en ce qu'elle comporte une coupelle réalisée en polymère élastique et logée dans une coque extérieure métallique, la coupelle présentant une surface intérieure destinée à recevoir un élément prothétique mâle d'une articulation et une surface extérieure qui comprend une zone sphérique prolongée, à sa base, par une zone cylindrique droite, cette zone sphérique ayant une hauteur inférieure à son rayon, la coupelle présentant également une gorge annulaire réalisée dans sa surface extérieure, sensiblement à la jonction des zones sphérique et cylindrique, la coque présentant une surface extérieure destinée à être implantée dans une cavité du squelette et une surface intérieure qui correspond sensiblement à la surface extérieure de la coupelle et qui comporte des organes d'encliquetage destinés à s'engager dans la gorge annulaire de la coupelle afin de fixer à demeure cette dernière dans la coque.
2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface intérieure de la coupelle comprend une zone sphérique qui est concentrique à la surface sphérique extérieure de la coupelle et dont la hauteur est supérieure au rayon de la sphère formée par ladite surface intérieure de la coupelle.
3. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface extérieure de la coque comprend une zone sphérique concentrique à la surface intérieure sphérique de ladite coque et ayant une hauteur supérieure au rayon de la sphère formée par ladite surface extérieure de la coque.
4. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface extérieure de la coque comporte des organes facilitant la fixation à demeure de ladite coque dans la cavité du squelette.
5. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite gorge annulaire est inclinée vers le pôle de ladite zone sphérique.
6. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les organes d'encliquetage comprennent plusieurs saillies réparties le long de la jonction annulaire des zones sphérique et cylindrique de la surface intérieure correspondante de la coque.
7. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polymère est un polyéthylène à très haut poids moléculaire.
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