FR2706286A1

FR2706286A1 - Knee prosthesis

Info

Publication number: FR2706286A1
Application number: FR9307501A
Authority: FR
Inventors: Curey Jean Paul
Original assignee: IMPLANTS ORTHOPEDIQUES TOUTES
Current assignee: IMPLANTS ORTHOPEDIQUES TOUTES
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1994-12-23
Anticipated expiration: 2013-06-15
Also published as: FR2706286B1

Abstract

This knee prosthesis is of the type comprising a patellar element (5) composed: - of a posterior part (10) comprising, on the rear, concave profiles cooperating with the condyles (6) and, on the front, a plane face (13) orthogonal to the longitudinal axis of the element, - and of an anterior part with a face which, orthogonal to the axis of the element, is pressed flat against the plane face (13) of the posterior part (10) and comprises, projecting forwards, means (18) for connection to the patella and, projecting backwards, means for connection with the anterior part. According to the invention, the means for connecting together the two parts (10) of the patellar element are composed of a tenon (19a) projecting from one of the two parts and engaging in an oblong horizontal slot (14) made in the other part, this slot linking the two parts in vertical translation and linking them in horizontal translation, while tolerating a relative displacement of these two parts.

Description

Prothèse du genou"
L'invention est relative aux prothèses du genou composées d'un plateau tibial muni d'une tige se fixant dans le tibia et portant une plate-forme en matière synthétique, d'un élément fémoral pourvu de deux condyles, et d'un élément rotulien pourvu d'une face de glissement coopérant avec la partie antérieure de l'élément fémoral.Knee prosthesis "
The invention relates to knee prostheses composed of a tibial plate provided with a rod fixing in the tibia and carrying a platform in synthetic material, a femoral element provided with two condyles, and an element patellar provided with a sliding face cooperating with the anterior part of the femoral element.

Quelles que soient leurs formes, dimensions et applications, toutes les prothèses actuelles mettent en oeuvre des éléments rotuliens dont le contact avec l'élément fémoral est ponctuel, voire linéaire, entraînant des pressions de contact localisées de valeurs très élevées. Ces dernières favorisent les usures des éléments en contact, les descellements dus aux chocs, et les risques de luxation. Whatever their shapes, dimensions and applications, all current prostheses use patellar elements whose contact with the femoral element is punctual, even linear, resulting in localized contact pressures of very high values. These promote wear of the elements in contact, loosening due to impact, and the risk of dislocation.

La demande de brevet français 92 09886, au nom de la demanderesse, décrit une prothèse qui remédie à ces inconvénients en donnant aux condyles des rayons de courbure transversaux et longitudinaux constants, au moins sur la trajectoire de contact de ces condyles avec l'élément rotulien, et en dotant l'élément rotulien de profils complémentaires à ceux de l'élément fémoral pour obtenir un contact surfacique entre ces éléments. French patent application 92 09886, in the name of the applicant, describes a prosthesis which overcomes these drawbacks by giving the condyles constant transverse and longitudinal radii of curvature, at least on the contact trajectory of these condyles with the patellar element. , and by providing the patellar element with profiles complementary to those of the femoral element in order to obtain surface contact between these elements.

Cet agencement assure le maintien de la rotule dans le plan médian de l'élément fémoral. Toutefois, dans certaines conditions, ce maintien peut générer des contraintes de torsion sur le tibia et provoquer un défaut de position angulaire des éléments du genou entre eux et des forces de cisaillement à l'interface implant-rotule osseuse. This arrangement maintains the patella in the median plane of the femoral element. However, under certain conditions, this maintenance can generate torsional stresses on the tibia and cause a defect in the angular position of the knee elements between them and shear forces at the implant-bone patella interface.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant une prothèse du genou permettant de conserver le contact surfacique entre l'élément fémoral et l'élément rotulien. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by providing a knee prosthesis making it possible to maintain the surface contact between the femoral element and the patellar element.

La prothèse selon l'invention comporte un élément rotulien du type décrit dans FRA 2594323 et composé:
- d'une partie postérieure comportant, sur l'arrière, des profils concaves coopérant avec les condyles, et, sur l'avant, une face plane, orthogonale à l'axe longitudinal de l'élément,
- et d'une partie antérieure avec une face qui, orthogonale à l'axe de l'élément, est plaquée contre la face plane de la partie postérieure et comporte, en saillie vers l'avant, des moyens de liaison avec la rotule, et, en saillie vers l'arrière, des moyens de liaison avec la partie antérieure.The prosthesis according to the invention comprises a patellar element of the type described in FRA 2594323 and composed:
- a rear part comprising, on the rear, concave profiles cooperating with the condyles, and, on the front, a flat face, orthogonal to the longitudinal axis of the element,
- And an anterior part with a face which, orthogonal to the axis of the element, is pressed against the flat face of the posterior part and comprises, projecting towards the front, means of connection with the ball joint, and, projecting towards the rear, means of connection with the front part.

Selon l'invention, les moyens de liaison entre les deux parties de l'élément rotulien sont composés d'un tenon, saillant de l'une des deux parties et s'engageant dans une lumière, oblongue et horizontale, ménagée dans l'autre partie, cette lumière assurant la liaison en translation verticale des deux parties et leur liaison en translation horizontale, en tolérant un déplacement relatif des deux parties. According to the invention, the connecting means between the two parts of the patellar element are composed of a tenon, projecting from one of the two parts and engaging in a slot, oblong and horizontal, formed in the other part, this light ensuring the connection in vertical translation of the two parts and their connection in horizontal translation, tolerating a relative displacement of the two parts.

Cet agencement procure une liberté de latéralisation et d'autocentrage de la partie osseuse de la rotule par rapport à la prothèse, quel que soit le degré de flexion-extension-rotation axiale du genou et/ou du fémur par rapport au tibia. This arrangement provides freedom of lateralization and self-centering of the bone part of the patella relative to the prosthesis, regardless of the degree of axial flexion-extension-rotation of the knee and / or the femur relative to the tibia.

Par ailleurs, avec cet élément rotulien, le contact entre l'élément rotulien et l'élément fémoral s'effectue sur une surface importante, depuis la position d'extension maximale jusqu'à la position de flexion maximale, et la pression de contact entre l'élément rotulien et l'élément fémoral est considérablement abaissée, ce qui réduit l'usure et augmente la longévité de la prothèse. Furthermore, with this patellar element, the contact between the patellar element and the femoral element takes place over a large area, from the position of maximum extension to the position of maximum flexion, and the contact pressure between the patellar element and the femoral element is considerably lowered, which reduces wear and increases the longevity of the prosthesis.

Dans une forme d'exécution de l'invention, les moyens assurant la liaison entre les deux parties de l'élément rotulien sont constitués par un tenon axial, saillant vers l'arrière de la partie antérieure, traversant une lumière oblongue de même largeur que son diamètre et ménagée transversalement et dans la partie postérieure de l'élément, et pénétrant dans un canal transversal qui, traversant de part en part cette partie postérieure, constitue réservoir de liquide synovial et cavité d'amortissement des déplacements latéraux relatifs. In one embodiment of the invention, the means ensuring the connection between the two parts of the patellar element are constituted by an axial post, projecting towards the rear of the front part, passing through an oblong opening of the same width as its diameter and formed transversely and in the rear part of the element, and penetrating into a transverse channel which, crossing right through this rear part, constitutes a reservoir of synovial liquid and cavity for damping relative lateral displacements.

Les deux parties de l'élément rotulien étant plaquées l'une sur l'autre par les ligaments rotuliens, lors des mouvements du genou, les déplacements transversaux du tenon dans la lumière oblongue formant glissière de guidage déplacent le liquide synovial contenu dans le canal transversal. Par réaction, ce liquide amortit les mouvements relatifs des deux parties. Par ailleurs, le liquide chassé du canal assure une lubrification forcée des surfaces de glissement, à savoir entre les condyles et la partie postérieure de l'élément rotulien et, entre les deux parties de l'élément rotulien. The two parts of the patellar element being pressed one on the other by the patellar ligaments, during the movements of the knee, the transverse movements of the post in the oblong lumen forming guide slide move the synovial fluid contained in the transverse channel . By reaction, this liquid dampens the relative movements of the two parts. Furthermore, the liquid expelled from the canal provides forced lubrication of the sliding surfaces, namely between the condyles and the posterior part of the patellar element and, between the two parts of the patellar element.

Dans une autre forme d'exécution, le tenon est muni à son extrémité arrière libre de deux excroissances opposées, disposées dans le plan vertical et lui donnant localement une forme en "T" couché dont la barre supérieure est apte à passer à travers la lumière oblongue de la partie postérieure, alors pivotée de 90 , tandis que le canal transversal de la partie postérieure de l'élément rotulien présente, en section transversale verticale, des formes et dimensions identiques, aujeu fonctionnel près, à celles de l'extrémité du tenon. In another embodiment, the post is provided at its free rear end with two opposite protuberances, arranged in the vertical plane and locally giving it a "T" shaped shape, the upper bar of which is able to pass through the light. oblong of the posterior part, then pivoted by 90, while the transverse channel of the posterior part of the patellar element has, in vertical cross section, identical shapes and dimensions, except for the functional end, to those of the end of the post .

Ainsi, lorsque le tenon est engagé à travers la lumière oblongue de la partie postérieure de l'élément rotulien, et que cette partie postérieure est ramenée dans sa position de fonctionnement, les excroissances du tenon coopèrent avec les parois du canal transversal pour assurer le calage en translation de la partie antérieure, par rapport à la partie postérieure. Thus, when the post is engaged through the oblong lumen of the rear part of the patellar element, and this rear part is returned to its operating position, the protuberances of the post cooperate with the walls of the transverse channel to ensure wedging in translation of the anterior part, with respect to the posterior part.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de la prothèse selon l'invention. Other characteristics and advantages will emerge from the description which follows with reference to the appended diagrammatic drawing, representing by way of nonlimiting examples, two embodiments of the prosthesis according to the invention.

Figures 1 et 2 sont des vues en perspective avec coupe partielle montrant deux formes d'exécution de cette prothèse,
Figure 3 est une vue partielle en coupe transversale de l'assemblage des éléments de la prothèse de figure 2,
Figures 4 et 5 sont des vues en coupe longitudinale de la prothèse lorsqu'elle est montée dans l'articulation et lorsque cette articulation est respectivement en position d'extension maximale et en position de flexion maximale.Figures 1 and 2 are perspective views with partial section showing two embodiments of this prosthesis,
FIG. 3 is a partial view in cross section of the assembly of the elements of the prosthesis of FIG. 2,
Figures 4 and 5 are views in longitudinal section of the prosthesis when it is mounted in the joint and when this joint is in the maximum extension position and in the maximum bending position respectively.

De façon générale, et comme montré aux figures 4 et 5, la prothèse est composée d'un plateau tibial métallique 2, avec plate-forme de glissement 3 en matériau à fort coefficient de glissement, d'un élément fémoral désigné de façon générale par la référence 4, et d'un élément rotulien 5. In general, and as shown in FIGS. 4 and 5, the prosthesis is composed of a metal tibial plate 2, with sliding platform 3 made of material with a high coefficient of sliding, of a femoral element generally designated by reference 4, and a patellar element 5.

Comme montré aux figures 1 à 3, l'élément fémoral 4 est pourvu de deux condyles 6 reliés, sur leurs parties supérieures, par un pont inter-condylien 7 et séparés, sur leurs parties inférieures, par un espace 8 pour le passage des ligaments croisés. Chaque condyle présente, en section transversale, un profil convexe de rayon Rt constant et, en section longitudinale, c'est à dire dans le plan vertical, une courbure convexe de rayon R2 qui est constant, au moins entre les zones E et F, montrées figures 4 et 5. La zone E est celle avec laquelle l'élément rotulien est en contact lorsque la prothèse est en position d'extension maximale, tandis que la zone F est celle avec laquelle l'élément rotulien est en contact lorsque la prothèse est en position de flexion maximale. As shown in Figures 1 to 3, the femoral element 4 is provided with two condyles 6 connected, on their upper parts, by an inter-condylar bridge 7 and separated, on their lower parts, by a space 8 for the passage of ligaments crossed. Each condyle has, in cross section, a convex profile of constant radius Rt and, in longitudinal section, that is to say in the vertical plane, a convex curvature of radius R2 which is constant, at least between zones E and F, shown in Figures 4 and 5. Zone E is that with which the patellar element is in contact when the prosthesis is in the fully extended position, while zone F is that with which the patellar element is in contact when the prosthesis is in the maximum bending position.

Comme montré plus en détails aux figures 1 et 2, l'élément rotulien 5 est composé d'une partie antérieure 9 et d'une partie postérieure 10. La partie postérieure est réalisée en matériau synthétique biocompatible présentant un excellent coefficient de glissement, et comporte, sur sa partie arrière, deux profils concaves 12 ayant, en section transversale, un rayon constant de valeur R1 et, en section longitudinale, une courbure de rayon R2, de manière à épouser parfaitement la forme des condyles avec laquelle ces profils viennent en contact par toute leur surface. Sur l'avant, la partie postérieure 10 comporte une face plane 13 de laquelle débouche une lumière oblongue 14 disposée transversalement. Cette lumière communique avec un canal 15, ménagé transversalement dans la partie 10 qu'il traverse de part en part. As shown in more detail in FIGS. 1 and 2, the patellar element 5 is composed of an anterior part 9 and a posterior part 10. The posterior part is made of biocompatible synthetic material having an excellent sliding coefficient, and comprises , on its rear part, two concave profiles 12 having, in cross section, a constant radius of value R1 and, in longitudinal section, a curvature of radius R2, so as to perfectly match the shape of the condyles with which these profiles come into contact by their entire surface. On the front, the rear part 10 has a flat face 13 from which opens an oblong opening 14 arranged transversely. This light communicates with a channel 15, formed transversely in the part 10 which it crosses right through.

La partie antérieure 9 de l'élément rotulien 5 est réalisée en métal et est essentiellement composée d'un disque plan 16 dont la face postérieure 17 est apte à venir en contact de frottement avec la face plane 13 de la partie postérieure 10. Le disque 16 comporte, en saillie sur l'avant, un moyen de liaison avec la rotule 23 et, par exemple, un pion axial 18. Ce pion peut être remplacé par des picots saillants de la face avant du disque 7. The front part 9 of the patellar element 5 is made of metal and is essentially composed of a flat disc 16 whose rear face 17 is capable of coming into frictional contact with the flat face 13 of the rear part 10. The disc 16 comprises, projecting from the front, a means of connection with the ball joint 23 and, for example, an axial pin 18. This pin can be replaced by protruding pins from the front face of the disc 7.

Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, le pion 18 se prolonge sur l'arrière par un tenon axial 19 de dimension diamétrale égale, au jeu fonctionnel près, à la largeur L de la lumière oblongue 14. La longueur de ce tenon 19 lui permet de traverser la lumière oblongue 14 et de pénétrer dans le canal 15. In the embodiment represented in FIG. 1, the pin 18 is extended on the rear by an axial lug 19 of diametral dimension equal, apart from the functional clearance, to the width L of the oblong slot 14. The length of this tenon 19 allows it to pass through the oblong lumen 14 and enter the channel 15.

La forme d'exécution représentée à la figure 2 se différencie de la précédente par le fait que le tenon 19a comporte, à son extrémité libre, deux excroissances 20 lui donnant localement la forme d'un T couché. Ces excroissances ont une largeur égale au diamètre du tenon et forment un bouton de hauteur H inférieure à la longueur de la lumière oblongue 14, de manière à pouvoir passer à travers celle-ci. Quant au canal 15a, ménagé dans la partie postérieure 10 de l'élément rotulien, il comporte, en section transversale, c'est à dire perpendiculairement à son axe longitudinal, une forme adaptée pour recevoir le bouton du tenon et les excroissances. The embodiment shown in Figure 2 differs from the previous one by the fact that the pin 19a has, at its free end, two protuberances 20 locally giving it the shape of a coated T. These protuberances have a width equal to the diameter of the post and form a button of height H less than the length of the oblong opening 14, so as to be able to pass through the latter. As for the channel 15a, formed in the rear part 10 of the patellar element, it comprises, in cross section, that is to say perpendicular to its longitudinal axis, a shape adapted to receive the button of the post and the protuberances.

On notera que, lors de l'assemblage, la partie postérieure 10 doit être pivotée de 90 ", de manière que l'axe longitudinal de la lumière 14 soit vertical et coïncide avec le bouton du tenon 19a et, qu'après que ce bouton ait pénétré dans le canal 15a, il suffit de ramener la partie postérieure 10 dans sa position normale pour assurer le calage en translation des deux parties de l'élément rotulien, grâce aux excroissances 20 venant en appui sur les faces internes 22 du canal 15a. It will be noted that, during assembly, the rear part 10 must be pivoted by 90 ", so that the longitudinal axis of the light 14 is vertical and coincides with the button of the lug 19a and, only after this button has entered the channel 15a, it suffices to return the rear part 10 to its normal position to ensure the wedging in translation of the two parts of the patellar element, by virtue of the protuberances 20 bearing on the internal faces 22 of the channel 15a.

La figure 3 montre que, lorsque les deux parties de l'élément rotulien sont ainsi assemblées, l'élément rotulien est plaqué par les ligaments 21 (figures 4 et 5) contre l'élément fémoral 4. FIG. 3 shows that, when the two parts of the patellar element are thus assembled, the patellar element is pressed by the ligaments 21 (FIGS. 4 and 5) against the femoral element 4.

Lors des mouvements du genou, la partie antérieure 9, qui est liée à la rotule 23, peut se déplacer transversalement grâce au jeu ménagé dans la lumière 14 entre le tenon 19 et les extrémités opposées de cette lumière. Par contre, il ne peut pas se déplacer dans le plan vertical, grâce aux deux bords parallèles de cette lumière formant glissière. I1 en résulte que la rotule peut se déplacer relativement par rapport à la prothèse, de manière à suivre les mouvements qui lui sont imposés par la morphologie, sans que cela affecte le contact de sa partie postérieure avec l'élément fémoral. Cette possibilité de latéralisation de la partie osseuse de la rotule supprime tout risque de transmission de contrainte de torsion par les ligaments rotuliens sur les éléments de la prothèse et toute contrainte parasite pouvant affecter le fonctionnement de cette prothèse. During movements of the knee, the front part 9, which is linked to the ball joint 23, can move transversely thanks to the clearance in the lumen 14 between the tenon 19 and the opposite ends of this lumen. On the other hand, it cannot move in the vertical plane, thanks to the two parallel edges of this light forming a slide. I1 follows that the patella can move relatively with respect to the prosthesis, so as to follow the movements imposed on it by the morphology, without this affecting the contact of its posterior part with the femoral element. This possibility of lateralization of the bony part of the patella eliminates any risk of transmission of torsional stress by the patellar ligaments on the elements of the prosthesis and any parasitic stress which may affect the functioning of this prosthesis.

Un autre avantage de cette construction est que, lors des déplacements de la partie antérieure de l'élément rotulien par rapport à sa partie postérieure, les mouvements du tenon 19 ou 19a dans le canal 15 ou 15a se communiquent au liquide synovial disposé dans ce canal et induisent des effets de pression ou de dépression forçant le liquide à circuler entre, d'une part, les profils concaves et convexes, respectivement, des condyles 6 et de la partie postérieure 10 de l'élément rotulien et, d 'autre part, entre les faces planes, respectivement, 13 de la partie postérieure 10 et 17 de la partie antérieure 9 de cet élément rotulien 5. Cela assure un lubrification automatique de la prothèse qui améliore ses conditions de fonctionnement. Another advantage of this construction is that, during displacements of the anterior part of the patellar element with respect to its posterior part, the movements of the post 19 or 19a in the channel 15 or 15a are communicated to the synovial fluid disposed in this channel and induce effects of pressure or depression forcing the liquid to circulate between, on the one hand, the concave and convex profiles, respectively, of the condyles 6 and of the posterior part 10 of the patellar element and, on the other hand, between the planar faces, respectively, 13 of the posterior part 10 and 17 of the anterior part 9 of this patellar element 5. This ensures automatic lubrication of the prosthesis which improves its operating conditions.

Par ailleurs, la pression générée sur le liquide synovial assure, par réaction, l'amortissement du déplacement du tenon 19, et, en conséquence, l'amortissement des mouvements relatifs de la rotule 23 par rapport aux autres éléments de la prothèse. Furthermore, the pressure generated on the synovial fluid ensures, by reaction, the damping of the movement of the post 19, and, consequently, the damping of the relative movements of the ball joint 23 relative to the other elements of the prosthesis.

La figure 3 montre que la partie postérieure 10 de l'élément rotulien comporte, entre ses profils concaves 12, une face circulaire concave 24 de rayon constant R3, ayant une valeur supérieure au rayon R4, de valeur constante d'une face circulaire convexe 25, ménagée sur le pont inter-condylien 7 de l'élément fémoral. Cet agencement simplifie la construction de la prothèse tout en garantissant un contact surfacique parfait entre les profils concaves 12 de l'élément rotulien et les profils convexes des condyles 6. FIG. 3 shows that the rear part 10 of the patellar element comprises, between its concave profiles 12, a concave circular face 24 of constant radius R3, having a value greater than the radius R4, of constant value of a convex circular face 25 , formed on the inter-condylar bridge 7 of the femoral element. This arrangement simplifies the construction of the prosthesis while guaranteeing perfect surface contact between the concave profiles 12 of the patellar element and the convex profiles of the condyles 6.

Claims

1. Knee prosthesis of the type comprising:

- a tibial plateau (2) with sliding platform (3),

a femoral element (4) provided with two condyles (6) each having, at least in their part coming into contact with the patellar element (5), in cross section, a convex external profile of constant radius (R1) and, in longitudinal section, a convex curvature of constant radius (R2),

- and a patellar element (5) composed,

- a rear part (10) comprising, on the rear,

concave profiles cooperating with the condyles (6), and, on the front,

a flat face (13), orthogonal to the longitudinal axis of the element,

- And a front part (9) with a face (17) which,

orthogonal to the axis of the element, is pressed against the flat face (13)

of the rear part (10) and comprises, projecting towards the front,

means (18) for connection with the ball joint, and, projecting towards the rear,

means of connection with the front part,

characterized in that the connecting means between the two parts (9 and 10) of the patellar element are composed of a tenon (19, 19a), projecting from one of the two parts and engaging in a lumen ( 14), oblong and horizontal, formed in the other part, this lumen ensuring the connection in vertical translation of the two parts and their connection in horizontal translation, tolerating a relative displacement of these two parts.

2. Prosthesis according to claim 1, characterized in that the means ensuring the connection between the two parts (9-10) of the patellar element (5) consist of an axial pin (19), projecting towards the rear of the front part (9), passing through an oblong opening (14) of the same width as the diameter of the post (19) and formed transversely in the rear part (10) of the element (5), this post penetrating into a transverse channel (15-iSa) which, passing right through this posterior part (10), constitutes a reservoir of synovial liquid and cavity for damping relative lateral displacements.

3. Prosthesis according to claim 2, characterized in that the post (19a) is provided at its free rear end with two opposite protuberances (20), arranged in the vertical plane and locally giving it a layered shape, including the upper bar is able to pass through the oblong lumen (14) of the posterior part (10), then pivoted by 90, while the transverse channel (1 Sa) of the posterior part (10) has, in vertical cross section, shapes and dimensions identical, apart from the functional clearance, to those of the end of the post (19).

4. Prosthesis according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the posterior part (10) of the patellar element (5) comprises, between its concave profiles (12) cooperating with the condyles (6) of the 'femoral element (4), a concave circular face (24) of radius (R3), constant but greater than the constant radius (R4) of a convex circular face (25) forming a connecting bridge between the two condyles (6).

5. Prosthesis according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the posterior part (10) of the patellar element (5) is made of biocompatible synthetic material and with a high coefficient of sliding, while its posterior part ( 9) is made of metal.