FR2735355A1 - Implant cotyloidien a centre de rotation optimise - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un implant cotyloïdien constitué par une cupule métallique présentant une forme générale hémisphérique et un noyau, en une matière telle que le polyéthylène, propre à se loger dans ladite cupule métallique (1), caractérisé en ce que le centre de rotation de la tête de fémur et le centre de courbure de la surface intérieure du noyau sont confondus en un point 01 disposé entre ledit noyau (4) et le centre de courbure 02 de l'enveloppe de la surface extérieure de la cupule métallique (1). Cette prothèse vise à réduire les risque de luxation.

Description

IMPLANT COTYLOIDIEN A CENTRE DE
ROTATION OPTIMISE.
La présente invention concerne un implant cotyloïdien constitué par une cupule métallique présentant une forme générale hémisphérique et un noyau en une matière telle que le polyéthylène propre à se loger dans ladite cupule métallique.
On connaît dans l'état de la technique de nombreuses prothèses de la hanche destinées à remplacer la cavité cotyloïde de l'os iliaque dans laquelle s'articule la tête du fémur. A titre d'exemple, le brevet français FR1686015 décrit une prothèse de hanche comportant une coupole métallique, qui est susceptible d'être fixée par des vis dans le bassin d'un patient, laquelle coupole reçoit un noyau en matière plastique, dont une partie au moins de la face externe épouse une partie au moins de la face interne de ladite coupole. Le noyau comporte une cavité, qui peut recevoir la tête d'une tige qui peut être fixée au fémur dudit patient.
Un des problèmes que l'on rencontre avec les prothèses de l'état de la technique concerne la subsistance de risques de luxations.
Les facteurs d'instabilité proviennent de différentes causes dont certaines tiennent aux mauvaises conditions locales (haubans musculaires insuffisants) ou sont inhérents aux aléas de la mise en place (col trop court, mauvaise orientation de la cupule) et doivent dans une certaine mesure être corrigées par une technique opératoire minutieuse. Un autre facteur est représenté par la petitesse de la tête fémorale prothétique utilisée par certains chirurgiens dans le but de réduire le coefficient de friction et donc de retarder les phénomènes d'usure.
Afin de réduire le risque de luxation, on a proposé dans l'état de la technique différentes solutions.
Le brevet français FR1689000 décrit une cupule ancrée pour prothèse totale de hanche. Cette cupule est du type non cimenté, comprenant, d'une part, une calotte extérieure en un métal biocompatible tel qu un acier inoxydable et une calotte intérieure engagée dur dans la calotte extérieure et présentant le long de son bord supérieur et postérieur, sur un secteur d'au moins 180 degrés, un prolongement formant auvent antiluxation.
Pour limiter les risques de luxation, on a également proposé dans le brevet français FR1706285 une prothèse de hanche comprenant une cupule cotyloïdienne comportant un bossage circulaire creusé d'une rainure circulaire ouverte vers l'intérieur, destinée à recevoir une butée-clavette constituée d'une portion de couronne circulaire montée à coulissement dans ladite rainure. Le rayon interne de cette portion de couronne est inférieur au rayon de la tête fémorale, de façon à assurer le maintien de celle-ci.
Dans le brevet français FR1700945 l'implant comprend un organe de rétention permettant le passage de la tête fémorale au-delà de lui-même et que, dans une autre position, il s'oppose au retrait de la tête fémorale hors de la cavité.
Un autre brevet publié sous le numéro
FR1653326 concerne une prothèse totale de la hanche. Le cotyle est en deux éléments, à savoir un boîtier métallique cimenté ou vissé, et un insert en polyéthylène et présentant une visière anti-luxation.
Tous ces brevets s'attachent à résoudre le problème de l'instabilité en modifiant le noyau en polyéthylène selon deux axes de polarité
- noyaux à auvent ou à visière qui se comportent comme des butées dans le secteur le plus menacé, ce qui a pour effet d'augmenter l'effet de came à ce niveau et le risque de déboîtement au pôle opposé.
- noyaux rétentifs, dans lesquels la retenue mécanique de la tête prothétique présente l'inconvénient de transmettre la totalité des forces d'arrachement à l'interface os/métal.
Un dernier facteur d'instabilité ne semble pas jusqu'à présent avoir retenu l'attention des concepteurs : c'est l'excentration, c'est à dire le déplacement vers en bas et surtout en dehors du centre de rotation de la hanche observé chaque fois que l'on met en place l'une ou l'autre des cupules "PRESS-FIT" de l'état de la technique.
Le cotyle osseux lui-même n'est ni profond, ni rétentif. Sa forme n'est même pas sphérique, à tel point que son pourtour à une forme d'ovale à grand axe vertical. Ce phénomène est encore exagéré dans la plupart des dysplasies où le toit apparaît franchement éculé.
Ce sont en fait les formations ostéocartilagineuses (cartilage et bourrelet) qui lui donnent sa profondeur, sa sphéricité et son caractère rétentif. D'autre part, le cartilage étant plus épais sur les bords que sur le centre, la conséquence est une réduction supplémentaire du volume de la cavité, donc de son rayon.
Lorsque l'on met en place une cupule prothétique, le préalable indispensable est le fraisage de la cavité cotyloïde afin d'obtenir une sphéricité parfaite en os sain, débarrassé des reliquats de bourrelet et de cartilage. Le fraisage optimal amène donc un agrandissement notable du volume de la cavité initiale. Lorsque l'on mesure comparativement le diamètre de la tête fémorale du patient et celui du cotyle après fraisage, il y a constamment une différence allant de 6 à 8 millimètres pour les petites tailles, et de 10 à 12 millimètres pour les grandes tailles. En outre, pour obtenir un effet Press-fit valable, il faut encore augmenter le diamètre du contenu par rapport au contenant, et on aboutit à des différences encore plus importantes.
Par ailleurs, le site de fraisage n'est pas indifférent. La minceur relative de l'arrière fond osseux qui doit impérativement être respectée pour des raisons mécaniques évidentes oblige à déplacer le centre de rotation de la fraise vers le bas et l'extérieur, ce qui entraîne une excentration. Celle-ci correspond sensiblement à la différence de longueur entre le rayon de la tête fémorale initiale, donc du cotyle primitif R1 et celui du cotyle fraisé, donc de la cupule définitive
R2.
Si l'on utilise une cupule "PRESS-FIT" de l'état de la technique formée par l'association de deux cupules superposées, l'une périphérique en métal, l'autre centrale en polyéthylène dont toutes les faces sont concentriques, le centre de rotation de la prothèse est décalé vers une position excentrée basse. Cette excentration inéluctable est facteur d'instabilité. En effet, comme un funambule dont l'équilibre est d'autant plus menacé que son centre de gravité est plus haut, une prothèse de hanche est d'autant plus instable que son centre de rotation est excentré.
Le but de l'invention est donc de corriger cette excentration provoquée par la préparation du cotyle en remédialisant le centre de rotation et en implantant une cupule recentrée.
Pour atteindre ce but, deux solutions sont possibles
- Réaliser une partie intérieure en polyéthylène présentant des faces non concentriques et une cupule extérieure métallique présentant une épaisseur constante. Une telle réalisation entraînerait une perte de concentricité des faces du polyéthylène et donc un risque de fluage.
- Procéder à une remédialisation aux dépens de la cupule métallique dont le centre s'amincit et les bords s'épaississent. Une telle solution, objet de la présente invention, garantit une bonne résistance mécanique et conserve une épaisseur constante de la partie en polyéthylène.
L'invention concerne un implant cotyloïdien constitué par une cupule métallique présentant une forme générale hémisphérique et un noyau en une matière telle que le polyéthylène propre à se loger dans ladite cupule.
La cupule métallique présente une épaisseur variable, moins importante au centre que sur les bords.
Sa surface extérieure fait partie d'une sphère de rayon R2 et de centre 02 déterminés par la taille et la position du cotyle fraisé
Sa surface intérieure fait partie d'une deuxième sphère plus petite dont le centre Ol et le rayon R1 dépendront à la fois de la médialisation recherchée et de l'épaisseur donnée au fond de la cupule.
Cette disposition lui donne sa forme particulière, épaisse sur les bords, mince au centre.
La face extérieure convexe s'étend sur un peu moins d'une demi-sphère, sur un segment de l'ordre de 165 à 170 degrés. La face intérieure concave s'étend sur une demi-sphère. Sa surface est lisse et répond très exactement à la face extérieure du noyau en polyéthylène qu elle reçoit et qu'elle retient par un système d'encliquetage irréversible.
Le bord libre de la cupule, de forme circulaire est situé dans un plan perpendiculaire au grand axe passant par les deux centres. Ses bords sont concentriques. Sa largeur varie entre 3 mm pour la plus petites tailles, et 9 mm pour la plus grande taille. Ce bord est porteur d'orifices permettant la solidarisation avec le matériel ancillaire de mise en place.
Selon une variante de réalisation, la cupule présente en son fond un orifice circulaire destiné à permettre un contrôle visuel de la proximité du cotyle osseux au cours de l'impactage.
Avantageusement, le noyau en polyéthylène présente une épaisseur d'au moins 6 millimètres.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux figures annexées où
- la figure 1 représente une vue en coupe selon le plan médian d'un implant selon l'état de la technique
- la figure 2 représente une vue en coupe selon le plan médian de l'implant selon l'invention ;
- la figure 3 représente une vue de face de la cupule métallique.
L'implant selon l'invention dont la figure 2 représente un exemple de réalisation comporte une cupule métallique (1) destinée à être fixée dans la cavité fraisée dans l'os iliaque.
Cette cupule est réalisée en un matériau biocompatible tel que du titane ou de l'acier inoxydable revêtue d'un hydroxyapatique de calcium et est soumis à un traitement de sablage de façon à faciliter la liaison avec le matériau osseux. Bien entendu, tout autre matériau connu dans la réalisation de prothèse peut être envisagé par l'Homme de métier.
Elle présente la forme générale d'une coupole s'étendant sur moins de it stéradians, de préférence sur environ 0,95in stéradians soit environ 170 degrés selon un plan de coupe.
Pour une cupule de 56 millimètres, la surface extérieure (2) est définie par une enveloppe hémisphérique de rayon R2 d'environ 28 millimètres et de centre 02.
La surface intérieure (3) est définie par un hémisphère de rayon R1 d'environ 21 millimètres et de centre 01.
Le fond est ajouré en son centre par un orifice circulaire (8) d'un diamètre de 8 millimètres permettant le contrôle visuel de la proximité du cotyle osseux lors de l'impactage.
L'implant comporte en outre un noyau (4) en un matériau favorisant le glissement, par exemple du polyéthylène. Le noyau présente la forme générale d'une demi sphère s'étendant sur X stéradians, d'une épaisseur constante, dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur de la cupule.
Le diamètre intérieur du noyau (4) est déterminé de façon à permettre l'articulation d'une tête de fémur (6).
L'épaisseur minimale de polyéthylène est de 6 millimètres, pour limiter les risques d'usure. Il apparaît que le noyau devra s'articuler avec une tête de 22,2 millimètres pour les petites tailles et qu'il ne sera possible d'utiliser une tête de 28 millimètres qu'à partir de la cupule 54, et accessoirement une tête de 32 à partir de la 58.
La forme intérieure du noyau est une demisphère prolongée par un segment cylindrique de même calibre et d'une longueur déterminée de façon à améliorer autant que possible la congruence sans pour autant créer d'effet de came supplémentaire. Dans ce but, elle devra permettre un débattement du col de 102 degrés avant que ne débute l'effet de came.
Les centres de courbure de la surface intérieure et de la surface extérieure du noyau et le centre de rotation de la tête de fémur sont confondus avec le centre de courbure Ol de la surface intérieure de la cupule.
Le noyau en polyéthylène (4) s'articule avec la cupule métallique (1) par sa face périphérique. Elle présente près de son bord libre un système d'encliquetage à la cupule métallique (1). La cupule métallique présente des orifices (12 à 14) pour la coopération avec l'ancillaire de pose.
Le tableau ci-dessous indique les dimensions en fonction de la taille de l'implant
Figure img00080001
<tb> Taille <SEP> Epaisseur <SEP> Epaisseur <SEP> polyéthylène <SEP> Médiali
<tb> <SEP> du <SEP> métal <SEP> en <SEP> fonction <SEP> de <SEP> la <SEP> t <SEP> tête <SEP> sation
<tb> <SEP> Fond <SEP> Périphé <SEP> Tête <SEP> de <SEP> Tête <SEP> de <SEP> Tête <SEP> de
<tb> <SEP> rie <SEP> 22,2 <SEP> mm <SEP> 28 <SEP> mm <SEP> 32 <SEP> mm
<tb> 40 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 2
<tb> 42 <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 3
<tb> 44 <SEP> 1,5 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 3,5
<tb> <SEP> i
<tb> 46 <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 4
<tb> 48 <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 4
<tb> 50 <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 4
<tb> 52 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 5
<tb> 54 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 9 <SEP> 6 <SEP> 5
<tb> 56 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 10 <SEP> 7 <SEP> 5
<tb> 58 <SEP> 2 <SEP> 7 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 6 <SEP> 5
<tb> 60 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 6 <SEP> 6
<tb> 62 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 12 <SEP> 9 <SEP> 7 <SEP> 6
<tb> 64 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 13 <SEP> 10 <SEP> 8 <SEP> 6
<tb> 66 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 14 <SEP> 11 <SEP> 9 <SEP> 6
<tb> 68 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 15 <SEP> 12 <SEP> 10 <SEP> 6
<tb> 70 <SEP> 2 <SEP> 9 <SEP> 15 <SEP> 12 <SEP> 10 <SEP> 7
<tb> 72 <SEP> 2 <SEP> 9 <SEP> 16 <SEP> 13 <SEP> 11 <SEP> 7
<tb> 74 <SEP> 2 <SEP> 9 <SEP> 16 <SEP> 14 <SEP> 12 <SEP> 7
<tb>
Par médialisation, on entend le décalage des deux centres de rotations 02 et Ol sur l'axe de symétrie (7) de l'implant.
La cupule (1) est fixée dans la cavité préparée dans l'os iliaque par l'effet "PRESS-FIT" seul ou éventuellement associé à une, deux ou trois vis destinées à améliorer la fixation primaire.
Entre le bord libre et le fond, la cupule métallique (1) est percée d'un ou de plusieurs trous (9 à 11) destinés éventuellement à améliorer la qualité de la fixation primaire. Ces trous sont situés plus près du bord libre que du fond de la cupule (1) de façon à correspondre à des régions osseuses d'épaisseur suffisante. Leur forme en sablier asymétrique doit permettre d'assurer à la fois un effacement complet de la tête de la vis dans la paroi de la cupule et un vissage pluri-directionnel.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1 - Implant cotyloïdien constitué par une cupule métallique présentant une forme générale hémisphérique et un noyau, en une matière telle que le polyéthylène, propre à se loger dans ladite cupule métallique (1), caractérisé en ce que le centre de rotation de la tête de fémur et le centre de courbure de la surface intérieure du noyau sont confondus en un point Ol disposé entre ledit noyau (4) et le centre de courbure 02 de l'enveloppe de la surface extérieure de la cupule métallique (1).
2 - Implant cotyloïdien selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface intérieure de la cupule (1) est définie par un hémisphère de rayon R1, et en ce que l'épaisseur de la cupule métallique (1) croit vers le bord annulaire de la cupule (1).
3 - Implant cotyloïdien selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'épaisseur du noyau (4) est supérieure ou égale à 6 millimètres.
4 - Implant cotyloïdien selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la surface extérieure de la cupule (1) est délimitée par une enveloppe hémisphérique de centre 02 décalé vers l'extérieur par rapport au centre Ol de la surface intérieure de la cupule (1).
5 - Implant cotyloïdien selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que la cupule (1) métallique s'étend sur moins de 180 degrés dans le plan médian.
6 - Implant cotyloïdien selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la cupule (1) présente en son fond un orifice circulaire pour le contrôle visuel de la proximité du cotyle osseux lors de l'impactage.
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