CH632663A5

CH632663A5 - Prothese pour articulation bicondylienne.

Info

Publication number: CH632663A5
Application number: CH151879A
Authority: CH
Inventors: Arthur Jacob Helfet
Original assignee: Arthur Jacob Helfet
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1982-10-29
Also published as: CA1109603A; IE790276L; FR2417293B1; GB1600661A; US4261064A; FR2417293A1; JPS54132390A; DE2905592A1; JPS6142911U

Description

La présente invention se rapporte à des prothèses pour articulation bicondylienne, par exemple pour l'articulation du genou, et constitue une amélioration à l'invention divulguée dans le brevet britannique N° 1360485. Dans ce brevet, il est revendiqué qu'une prothèse pour articulation bicondylienne en vue de l'articulation de deux parties d'un membre humain, naturel ou artificiel, qui comprend deux paires d'éléments condyliens respectivement mâle et femelle coopérants, et réalisés en un matériau synthétique, les éléments mâles consistant en des protubérances médiane et latérale, chacune engagée avec un élément condylien respectif complémentaire femelle médian ou latéral, la paire latérale d'éléments condyliens présentant une forme telle qu'elle permette une déflexion angulaire relative des deux portions du membre simultanément autour de deux axes, le premier axe ou axe charnière passant par la direction médiane-latérale à travers le centre moyen commun de rotation relatif des condyles latéraux et le second axe passant également par ledit centre et étant situé dans un plan substantiellement normal au premier axe ou axe charnière, alors que les éléments condyliens médians présentent une forme appropriée pour pouvoir pivoter les uns sur les autres autour des deux axes, le mouvement de rotation autour du second axe produisant une déflexion angulaire du premier axe ou axe charnière dans un plan substantiellement normal à l'axe général du membre en extension.

Une caractéristique de la forme d'exécution particulière, décrite dans le cas de l'articulation d'un genou et illustrée dans la description et les dessins du brevet britannique précité, consiste en ce que le condyle tibial médian est une gorge ayant un rayon de courbure autour du premier axe ou axe charnière, comme montré par la référence R2 sur la fig. 4 des dessins dudit brevet.

Des recherches cliniques relatives au comportement de l'articulation naturelle du genou sur des groupes de patients ont montré que le mouvement complexe d'un genou naturel sain en flexion ou en extension comprend une composante de migration du centre instantané de rotation et, dans la construction de la prothèse décrite dans le brevet britannique précité, ce mouvement complexe naturel du genou peut être simulé plus ou moins efficacement en contrôlant la courbure R2. Toutefois, il est maintenant reconnu que le coût de fabrication d'une prothèse ayant une telle courbure complexe de la gorge constituant le condyle tibial médian est rarement justifié par les résultats obtenus chez un patient déterminé, étant donné plus particulièrement que la portée de cette composante de migration du mouvement naturel du genou est souvent difficile à déterminer avec assurance chez quelque patient que ce soit et est susceptible de varier d'un patient à l'autre, et que sa contribution à l'amélioration de la démarche d'un patient est probablement faible en comparaison de celle résultant des mesures prises pour la souplesse naturelle de la rotation tibiale obtenue par l'utilisation de condyles latéraux à contours sphériques et d'un condyle tibial médian de courbes concentriques.

L'objet de cette invention consiste en une prothèse pour articulation bicondylienne destinée à l'articulation de deux parties d'un membre humain naturel ou artificiel et qui comprend deux paires d'éléments condyliens respectivement mâle et femelle coopérant et réalisés en un matériau artificiel, les éléments mâles consistant en des protubérances médiane et latérale engagées chacune respectivement avec un élément condylien médian ou latéral femelle, la paire latérale d'éléments condyliens présentant une forme telle qu'elle permette la déflexion angulaire relative des deux parties de membres simultanément autour de deux axes, le premier axe ou axe charnière passant dans la direction médiane-latérale par le centre moyen commun de rotation relatif des condyles latéraux, et le second axe passant également par ledit centre et étant situé dans un plan sensiblement normal au premier axe ou axe charnière, alors que les éléments condyliens médians ont une forme telle qu'ils pivotent les uns sur les autres autour des deux axes, le mouvement de rotation autour du second axe produisant une déflexion angulaire du premier axe ou axe charnière dans un plan sensiblement normal à l'axe général du membre en extension, cette prothèse étant caractérisée en ce que la protubérance condylienne mâle médiane présente une courbure autour de l'axe charnière moyen, l'élément condylien médian femelle coopérant étant constitué par une gorge ayant un rayon de courbure autour dudit second axe, et le fond de cette gorge étant sensiblement plat ou présentant un rayon de courbure autour de l'axe charnière moyen tendant vers l'infini et qui est supérieur au rayon de courbure autour de l'axe charnière moyen de la protubérance condylienne mâle.

Par rapport aux dessins du brevet britannique N° 1360485, cela signifie que la ligne centrale du fond de la gorge 15 représentée par la ligne de section IV-IV sur la fig. 3 de ce brevet est située dans un plan substantiellement normal à l'axe du tibia.

Dans la présente description, l'axe charnière moyen définit la position moyenne de l'axe médian-latéral autour duquel se produisent les mouvements de l'articulation lors de la flexion et de l'extension.

De préférence, la protubérance condylienne mâle latérale consiste en une partie d'une sphère ou d'un sphéroïde et coopère avec une

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cavité ou glène condylienne femelle conplémentaire de forme sphérique ou sphéroïdale ayant sensiblement le même rayon que la protubérance mâle.

Le profil de la gorge vue en section sur un plan contenant l'axe charnière principal peut être un arc circulaire de même rayon que celui du profil sphérique de la surface d'articulation de l'élément condylien femelle latéral.

De façon avantageuse, la courbure des surfaces d'articulation des condyles mâles médian et latéral correspond à des sphères de même rayon sensiblement égal à celui du condyle latéral femelle.

La présente invention sera maintenant décrite à titre d'exemple en référence à une forme d'exécution pratique illustrée schématique-ment sur le dessin annexé.

La fig. 1 est une vue en plan des condyles fémoraux dans l'articulation d'un genou.

Les fig. 2 et 3 sont des vues en coupe selon les lignes respectivement II-II et III-III de la fig. 1.

La fig. 4 est une vue en plan des condyles tibiaux.

Les fig. 5 à 8 sont des vues en coupe selon les lignes respectivement V-V, VI-VI, VII-VII et Vili-VIII de la fig. 4.

La prothèse illustrée sur les dessins annexés est destinée plus particulièrement au remplacement de l'articulation d'un genou. En référence tout d'abord'aux fig. 1 à 3, l'implant fémoral 10 présente des condyles fémoraux mâles 12,14 constitués par une paire de sabots de même forme et de mêmes dimensions, ayant une épaisseur approximativement constante, chacun d'eux présentant un palier courbé sphériquement ou une surface d'articulation 15 (fig. 2 et 3), les rayons de ces surfaces étant égaux. La surface arrière (supérieure) opposée de chaque sabot se présente sous la forme d'une série de surfaces plates 17 destinées à faciliter la mise en place de l'implant 10 sur l'extrémité préparée du fémur. Les sabots condyliens 12,14 sont reliés de façon rigide par un pont frontal 16 qui maintient leurs alignements et espacements relatifs. Chaque condyle fémoral 12,14 présente sur sa surface arrière (supérieure), éloignée de la surface d'articulation 15, une tige ou taquet 18 faisant partie intégrante du condyle et qui forme un pied de fixation par lequel l'implant est fixé au fémur. La forme et les dimensions des condyles fémoraux mâles 12,14 rendent l'implant approprié pour une fixation à un fémur droit ou gauche.

Les fig. 4 à 8 représentent l'implant coopérant 20 pour un tibia droit. Sur la fig. 6 (de même que sur la fig. 2), l'axe charnière moyen et l'axe du tibia en extension sont montrés en traits mixtes par les lignes respectivement H-H et J-J. Celui-ci consiste en un condyle latéral tibial femelle 22 et en un condyle médian tibial femelle 24 qui sont reliés de façon rigide par un pont frontal 26. La surface d'articulation 25 du condyle latéral 22 est constituée par une cavité sphérique de même rayon que les surfaces 15 des condyles fémoraux 12,14 de telle sorte que l'un ou l'autre de ces derniers puisse y être ajusté de façon appropriée. Dans un implant tibial gauche, les condyles 22,24 sont inversés côté pour côté dans les fig. 4 à 6. La surface d'articulation 27 du condyle médian 24 est une gorge arquée ayant un rayon à sa ligne centrale M-M dans le plan transversal de la fig. 4 (normal à l'axe du tibia) qui est tracé autour du point central P de la surface d'articulation latérale 25 situé sur l'axe J-J du tibia. Le profil de la gorge vue en coupe sur les lignes V-V ou VI-VI sur la fig. 4 (dans un plan contenant l'axe J-J du tibia) correspond à un arc circulaire de même rayon que la surface 15 des condyles fémoraux 12, 14, alors que la ligne centrale courbe M-M est située dans un plan transversal T-T (fig. 6). En d'autres termes, la gorge 27 est tangente sur toute la longueur de son fond à un plan normal à l'axe J-J du tibia, et la surface d'articulation latérale sphérique est tangente au même plan T-T au point P, la gorge étant ainsi pratiquement plane ou pouvant avoir un rayon de courbure autour de l'axe charnière moyen H-H qui tend vers l'infini et qui est supérieur au rayon de courbure des condyles fémoraux 12,14.

L'implant tibial a des projections en queues d'aronde frontales, latérales et médianes 28,30,32, faisant partie intégrante de celui-ci, respectivement sur ses surfaces arrière (inférieures) et qui constituent des organes de fixation pour la fixation de l'implant dans le renfoncement complémentaire pratiqué dans la tête du tibia. Les surfaces arrière ou inférieures des condyles 22,24 sont également dentelées en 34 (fig. 6 à 8) afin d'augmenter la prise fournie par le ciment conventionnel pour la fixation des implants chirurgicaux.

L'implant complet peut ainsi être positionné très précisément sur le tibia à la fois latéralement et en torsion.

Si, par conséquent, un implant fémoral 10 ayant le même espacement intercondylien qu'un implant tibial 20 est fixé à celui-ci de telle sorte que les surfaces d'articulation 15, 25 des condyles latéraux respectifs 12,22 (pour une prothèse destinée à une jambe droite), le condyle médian fémoral 14 s'ajuste aisément dans la gorge 27 du condyle médian tibial 24 et peut pivoter le long de cette gorge comme le condyle latéral fémoral 12 pivote dans la cavité latérale tibiale 25 avec laquelle il forme une articulation du type joint à rotule.

Lorsqu'elle est implantée dans la jambe d'un patient et lorsque ce dernier est en complète extension, l'extrémité frontale du condyle médian fémoral 14 (adjacent au pont frontal 16) reste sur l'extrémité frontale du condyle médian tibial 24 (adjacent au pont 26). Lorsque le genou est fléchi, le condyle latéral fémoral 12 pivote dans la cavité latérale tibiale 25 autour du centre commun de leurs surfaces d'articulation sphériques respectives 15,25. Ce centre correspond au point 0 de la fig. 1 des dessins du brevet britannique N° 1360485. Simultanément, les condyles médians 14,24 pivotent l'un sur l'autre le long de la gorge arquée 27, la surface d'articulation sphérique 15 du condyle médian fémoral 14 se comportant de la même manière que la nervure courbe 24 montrée sur les fig. 5 à 10 des dessins du brevet britannique N° 1360485. La flexion-extension de la prothèse de genou 10,20 se produit autour de l'axe charnière moyen montré en X-X dans la fig. 1 des dessins du brevet précité, alors que l'axe lui-même est déflecté angulairement entre les positions limites Y-Y (flexion complète) et Z-Z (extension complète) montrées dans la fig. 2 de ces dessins. La déflexion de l'axe charnière moyen H-H de la prothèse 10,20 a lieu ainsi uniquement dans un plan transversal, et aucune déflexion de celui-ci ne se produit dans le plan de la fig. 4 des dessins du brevet britannique précité.

La présente construction modifiée d'une prothèse bicondylienne présente un certain nombre d'avantages pratiques. La gorge condylienne tibiale-médiane 27 est plus facile à usiner que la gorge 15 ou 25 décrite dans le brevet britannique N° 1360485, étant donné que son profil consiste en une partie de l'enveloppe produite par un arc circulaire fixe disposé dans un plan normal à celui de la fig. 4 des dessins dudit brevet, alors que l'implant tibial 20 est pivoté dans le plan de la même figure autour du point P. En pratique, l'arc circulaire peut être la génératrice d'un outil rotatif, sphérique ou partiellement sphérique, maintenu à une hauteur constante au-dessus de la table de travail d'une machine-outil à laquelle l'implant tibial est solidement fixé et qui peut être mis en rotation dans le plan de la fig. 4 autour d'un axe normal à ce plan et passant par le point P. Les tolérances et le fini de surface de la gorge 27 peuvent ainsi être maintenus dans des limites strictes.

Les condyles fémoraux 12,14 sont identiques en forme et en dimensions, ce qui réduit les coûts de fabrication. A cause de cette identité, une seule forme de l'implant fémoral est requise en vue de la fixation à un membre soit gauche soit droit, la seule variable appliquée étant la longueur du pont 16 qui détermine l'espace intercondylien.

Normalement, l'implant fémoral 10 est réalisé en un métal inerte du point de vue biologique et l'implant tibial 20 peut être réalisé en un matériau plastique résistant à l'usure et de densité élevée, tel que du polyéthylène.

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Claims

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1. Prothèse d'une articulation bicondylienne, utilisable pour l'articulation de deux portions d'un membre humain artificiel ou naturel et comprenant deux paires d'éléments condyliens respectivement mâle (12,14) et femelle (22,24) coopérants et réalisés en un matériau artificiel, les éléments mâles consistant en des protubérances médianes et latérales engagées chacune respectivement avec un élément condylien médian ou latéral femelle complémentaire, la paire latérale d'éléments condyliens présentant une forme telle qu'elle permette la déflexion angulaire relative des deux portions du membre simultanément autour de deux axes, le premier axe ou axe charnière (H-H) passant dans la direction médiane-latérale par le centre moyen commun de rotation relatif (P) des condyles latéraux et le second axe (J-J) passant également par ledit centre et étant situé dans un plan sensiblement normal au premier axe ou axe charnière, alors que les éléments condyliens médians ont une forme telle qu'ils pivotent les uns sur les autres autour des deux axes, le mouvement de rotation autour du second axe (J-J) produisant la déflexion angulaire du premier axe (H-H) ou axe charnière dans un plan sensiblement normal à l'axe général du membre en extension, caractérisée en ce que la protubérance condylienne mâle médiane (14) présente une courbure autour de l'axe charnière moyen (H-H), l'élément condylien médian femelle (24) coopérant étant constitué par une gorge (27) ayant un rayon de courbure autour dudit second axe (J-J), et le fond de cette gorge étant sensiblement plat ou présentant un rayon de courbure autour de l'axe charnière moyen (H-H) tendant vers l'infini et qui est supérieur au rayon de courbure autour de l'axe charnière moyen de la protubérance condylienne mâle.

2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la protubérance condylienne mâle latérale est une partie d'une sphère ou d'un sphéroïde, et qu'elle coopère avec une cavité condylienne femelle complémentaire ou une forme sphérique ou sphéroïdale ayant pratiquement le même rayon que la protubérance mâle.

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REVENDICATIONS

3. Prothèse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le profil de la gorge pris dans un plan contenant l'axe charnière moyen est un arc circulaire de même rayon que celui du profil sphérique de la surface d'articulation du condyle femelle latéral.

4. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le profil de la surface d'articulation des condyles médians et latéraux mâles correspond à des sphères d'un même rayon, ce rayon étant sensiblement égal à celui du condyle latéral femelle.

5. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque condyle porte un organe de fixation séparé.

6. Prothèse selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des organes de fixation sur un implant tibial en forme de queues d'aronde.