FR2848412A1 - Total knee prosthesis includes intermediate element slidable relative to tibial prosthetic element, and another part rotatable about longitudinal axis of prosthetic element - Google Patents

Total knee prosthesis includes intermediate element slidable relative to tibial prosthetic element, and another part rotatable about longitudinal axis of prosthetic element Download PDF

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Abstract

The total knee prosthesis includes two prosthetic elements, comprising a tibial prosthetic element (3) fixed to the top of the tibia, and a femoral prosthetic element fixed to the lower part of the femur. The two prosthetic elements are connected by an intermediate element (1), so that they are relatively rotatable about perpendicular and parallel axes (xx',yy'). The intermediate element effects, on one part, a sliding movement relative to the tibial prosthetic element, and another part that effects a rotation of controlled amplitude about the longitudinal axis of the tibial element.

Description

La présente invention concerne une prothèse totale duThe present invention relates to a total prosthesis of the

genou et plus particulièrement une prothèse apte à diminuer les contraintes s'exerçant habituellement sur les éléments mécaniques de celle-ci, et à faciliter ainsi les mouvements de l'utilisateur.  knee and more particularly a prosthesis capable of reducing the stresses usually exerted on the mechanical elements thereof, and thus facilitating the movements of the user.

On sait que les prothèses de ce type sont essentiellement constituées d'une partie fémorale solidarisée de l'extrémité de la partie inférieure du fémur et d'une partie tibiale solidarisée de l'extrémité 10 supérieure du tibia, ces deux parties étant liées par des moyens de liaison mécaniques divers leur conférant deux degrés de liberté en rotation, à savoir un premier degré de liberté constitué par une rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux axes longitudinaux du 15 fémur et du tibia, et un second degré de liberté constitué par une rotation autour de l'axe longitudinal du tibia ou éventuellement du fémur, cette dernière rotation étant limitée en amplitude de part et d'autre d'une position neutre correspondant au positionnement axial normal relatif 20 entre tibia et fémur.  It is known that prostheses of this type essentially consist of a femoral part secured to the end of the lower part of the femur and a tibial part secured to the upper end of the tibia, these two parts being linked by various mechanical connection means giving them two degrees of freedom in rotation, namely a first degree of freedom constituted by a rotation about an axis substantially perpendicular to the longitudinal axes of the femur and the tibia, and a second degree of freedom constituted by a rotation about the longitudinal axis of the tibia or possibly of the femur, this latter rotation being limited in amplitude on either side of a neutral position corresponding to the normal relative axial positioning 20 between tibia and femur.

On sait par ailleurs que, dans le cadre de certaines interventions chirurgicales, on est amené à effectuer des reconstructions prothétiques du squelette dans lesquelles on est contraint de recourir à des prothèses à charnière, 25 c'est-à-dire des prothèses dans lesquelles les éléments prothétiques tibial et fémoral sont liés mécaniquement, de façon à effectuer un mouvement de rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au tibia et au fémur.  It is also known that, in the context of certain surgical operations, it is necessary to carry out prosthetic reconstructions of the skeleton in which one is forced to use hinged prostheses, that is to say prostheses in which the tibial and femoral prosthetic elements are mechanically linked, so as to perform a rotational movement around an axis substantially perpendicular to the tibia and the femur.

On sait que de tels mécanismes n'autorisent pas les 30 effets de rotation nécessaires à une marche harmonieuse et confortable du patient, si bien que les divers ancrages prothétiques se trouvent soumis à des contraintes dont l'importance est telle qu'elles conduisent à une détérioration précoce de la prothèse.  It is known that such mechanisms do not allow the rotation effects necessary for a smooth and comfortable walking of the patient, so that the various prosthetic anchorages are subjected to stresses whose importance is such that they lead to a early deterioration of the prosthesis.

On sait par ailleurs que, dans le cas de fortes 5 flexions, les mécanismes à charnière soumettent l'ossature à des contraintes en traction auxquelles les ciments de fixation ont du mal à résister.  It is also known that, in the case of strong bending, the hinged mechanisms subject the framework to tensile stresses which the fixing cements have difficulty in resisting.

La présente invention a pour but d'éviter ces divers inconvénients en proposant une prothèse de ce type, apte à 10 diminuer les diverses contraintes qui s'exercent tant sur les moyens de fixation que sur les moyens d'articulation de la prothèse et qui par ailleurs facilite à l'utilisateur les divers mouvements correspondant à une marche normale, améliorant ainsi l'harmonisation et la facilité de celle-ci 15 La présente invention a ainsi pour objet une prothèse totale du genou du type comportant deux éléments prothétiques, à savoir un élément prothétique tibial destiné à être fixé à la partie supérieure du tibia d'un patient et un élément prothétique fémoral destiné à être 20 fixé à la partie inférieure du fémur de celui-ci, ces deux éléments prothétiques étant liés par un élément intermédiaire monté à rotation, d'une part avec l'un de ces éléments prothétiques autour d'un axe perpendiculaire (xx'), et d'autre part, avec l'autre élément prothétique 25 autour d'un axe sensiblement parallèle, caractérisée en ce que l'élément intermédiaire est apte à effectuer d'une part un mouvement de coulissement par rapport à l'un des éléments prothétiques, et d'autre part, à effectuer une rotation d'amplitude contrôlée autour de l'axe longitudinal 30 de cet élément.  The object of the present invention is to avoid these various drawbacks by proposing a prosthesis of this type, capable of reducing the various stresses which are exerted both on the fixing means and on the articulation means of the prosthesis and which by elsewhere facilitates the user the various movements corresponding to normal walking, thereby improving the harmonization and ease thereof 15 The present invention thus relates to a total knee prosthesis of the type comprising two prosthetic elements, namely a tibial prosthetic element intended to be fixed to the upper part of the tibia of a patient and a femoral prosthetic element intended to be fixed to the lower part of the femur thereof, these two prosthetic elements being linked by an intermediate element mounted at rotation, on the one hand with one of these prosthetic elements around a perpendicular axis (xx '), and on the other hand, with the other element prosthetic 25 about a substantially parallel axis, characterized in that the intermediate element is capable of effecting on the one hand a sliding movement relative to one of the prosthetic elements, and on the other hand, performing a rotation controlled amplitude around the longitudinal axis 30 of this element.

Dans un variante de mise en oeuvre de l'invention, soit l'élément intermédiaire soit l'élément prothétique par rapport auquel il effectue un mouvement de coulissement, comportera une rainure longitudinale, et 5 l'autre de ces deux éléments comportera un élément de type clavette, les dimensions de cette pièce et celles de la rainure étant telles que l'élément intermédiaire sera apte à effectuer un mouvement de rotation limité en amplitude autour de son axe longitudinal.  In an alternative embodiment of the invention, either the intermediate element or the prosthetic element with respect to which it performs a sliding movement, will have a longitudinal groove, and the other of these two elements will include an element of key type, the dimensions of this part and those of the groove being such that the intermediate element will be able to perform a rotation movement limited in amplitude around its longitudinal axis.

La prothèse suivant l'invention pourra comporter un fourreau intercalaire disposé entre l'élément intermédiaire et l'élément prothétique par rapport auquel il est monté à coulissement, ce fourreau intercalaire pouvant être réalisé en un matériau à bon coefficient de frottement, et 15 notamment en un matériau de synthèse. Le fourreau intercalaire pourra comporter en sa partie externe un plateau destiné à s'interposer entre le plateau de l'élément intermédiaire et le plateau de l'élément prothétique par rapport auquel l'élément intermédiaire 20 effectue un mouvement de coulissement. Par ailleurs l'élément intermédiaire pourra être constitué d'une tige pourvue à l'une de ses extrémités d'un plateau, et l'élément prothétique par rapport auquel il effectue un mouvement de coulissement pourra comporter, en sa partie 25 externe, un plateau, les deux plateaux étant destinés à venir en appui l'un contre l'autre.  The prosthesis according to the invention may include an intermediate sheath disposed between the intermediate element and the prosthetic element relative to which it is slidably mounted, this intermediate sheath can be made of a material with a good coefficient of friction, and in particular in synthetic material. The intermediate sheath may include in its outer part a plate intended to be interposed between the plate of the intermediate element and the plate of the prosthetic element with respect to which the intermediate element 20 performs a sliding movement. Furthermore, the intermediate element may consist of a rod provided at one of its ends with a plate, and the prosthetic element with respect to which it performs a sliding movement may comprise, in its external part, a tray, the two trays being intended to come into abutment against one another.

On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La figure 1 est une vue en élévation d'une pièce mécanique intermédiaire disposée entre l'élément prothétique tibial et l'élément prothétique fémoral - La figure 2 est une vue en coupe partielle longitudinale montrant certains moyens de liaison de la pièce intermédiaire représentée sur la figure 2 avec l'élément prothétique tibial.  Various embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is an elevational view of an intermediate mechanical part disposed between the tibial prosthetic element and the femoral prosthetic element - FIG. 2 is a view in partial longitudinal section showing certain means of connection of the intermediate piece shown in FIG. 2 with the tibial prosthetic element.

- La figure 3 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, du dispositif représenté sur la figure 10 2 suivant la ligne III-III de celle-ci.  - Figure 3 is a cross-sectional view, on a larger scale, of the device shown in Figure 10 2 along line III-III thereof.

- La figure 4 est une vue en coupe transversale partielle, à plus grande échelle, d'une variante de mise en oeuvre du dispositif représenté sur la figure 3.  FIG. 4 is a partial cross-sectional view, on a larger scale, of an alternative embodiment of the device shown in FIG. 3.

- La figure 5 est une vue en coupe transversale 15 partielle, à plus grande échelle, d'une autre variante de mise en oeuvre du dispositif représenté sur la figure 3.  FIG. 5 is a partial cross-sectional view, on a larger scale, of another alternative embodiment of the device shown in FIG. 3.

- La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de mise en òuvre du dispositif représenté sur la figure 2.  - Figure 6 is a longitudinal sectional view of an alternative embodiment of the device shown in Figure 2.

On a représenté sur la figure 1 un élément intermédiaire 1 destiné à être interposé entre un élément prothétique tibial 3 et un élément prothétique fémoral 5.  FIG. 1 shows an intermediate element 1 intended to be interposed between a tibial prosthetic element 3 and a femoral prosthetic element 5.

Cet élément intermédiaire 1 est constitué d'une tige cylindrique 7 se terminant à sa partie supérieure par un 25 plateau 9 duquel est solidaire une chape 11 pourvue d'un évidement circulaire 13 dont l'axe xx' est perpendiculaire à l'axe longitudinal yy' de la tige 7. Cette dernière est par ailleurs creusée d'une rainure longitudinale 15 s'ouvrant à sa base et s'étendant vers le plateau 9.  This intermediate element 1 consists of a cylindrical rod 7 ending at its upper part by a plate 9 of which is attached a yoke 11 provided with a circular recess 13 whose axis xx 'is perpendicular to the longitudinal axis yy 'of the rod 7. The latter is also hollowed out with a longitudinal groove 15 opening at its base and extending towards the plate 9.

Ainsi que représenté sur les figures 2 et 3, l'élément prothétique tibial 3 est essentiellement constitué d'une broche tibiale 17 qui est destinée à être fixée à l'intérieur de la partie supérieure du tibia (non 5 représenté sur le dessin) et se terminant à sa partie supérieure par un plateau 19. La broche tibiale 17 est percée d'un trou axial 21 d'un diamètre tel qu'il puisse recevoir à coulissement la tige 7.  As shown in FIGS. 2 and 3, the tibial prosthetic element 3 essentially consists of a tibial pin 17 which is intended to be fixed inside the upper part of the tibia (not 5 shown in the drawing) and ending at its upper part with a plate 19. The tibial pin 17 is pierced with an axial hole 21 of a diameter such that it can slide the rod 7.

La paroi latérale interne du trou 21 est pourvue 10 d'une butée 25 formant clavette destinée à prendre place dans la rainure 15, et qui autorise le coulissement de la tige 7 dans le trou 21 tout en contrôlant l'amplitude angulaire a de la rotation de l'élément intermédiaire 1 par rapport à l'élément prothétique tibial 3.  The internal side wall of the hole 21 is provided with a stop 25 forming a key intended to take place in the groove 15, and which allows the sliding of the rod 7 in the hole 21 while controlling the angular amplitude a of the rotation of the intermediate element 1 relative to the tibial prosthetic element 3.

Cette amplitude de rotation angulaire a sera notamment déterminée par les largeurs respectives E et e de la rainure 15 et de la butée 85 formant clavette. L'homme du métier saura donner à ces éléments les valeurs appropriées pour obtenir l'amplitude a souhaitée.  This angular amplitude of rotation a will in particular be determined by the respective widths E and e of the groove 15 and of the stop 85 forming a key. Those skilled in the art will know how to give these elements the appropriate values to obtain the amplitude a desired.

On comprend qu'au cours des mouvements que le patient est amené à effectuer dans la vie courante, le dispositif suivant l'invention permet aux deux éléments prothétiques tibial 3 et fémoral 5 de se déplacer longitudinalement l'un par rapport à l'autre suivant l'axe yy' de l'élément 25 prothétique tibial 3, tout en autorisant simultanément, d'une part une rotation axiale avec limitation de l'amplitude de rotation a autour de l'axe yy' de l'élément prothétique tibial 3 et une rotation autour de l'axe transversal xx' de l'élément intermédiaire 1.  It is understood that during the movements that the patient is led to carry out in everyday life, the device according to the invention allows the two tibial prosthetic elements 3 and femoral 5 to move longitudinally relative to one another according to the axis yy 'of the tibial prosthetic element 3, while simultaneously allowing, on the one hand, an axial rotation with limitation of the amplitude of rotation a around the axis yy' of the tibial prosthetic element 3 and a rotation about the transverse axis xx 'of the intermediate element 1.

On pourrait bien entendu, suivant l'invention, et ainsi que représenté sur la figure 4, réaliser la rainure 15' dans la paroi interne du trou 21 de la broche tibiale 17 et disposer une clavette 25' dans un logement 15 prévu 5 sur la face externe de la tige 7 de l'élément intermédiaire 1. On pourrait également assurer la combinaison de ce mouvement de translation axial combiné aux deux mouvements de rotation précédemment mentionnés, par tout autre moyen 10 que la combinaison d'une rainure et d'une clavette.  One could of course, according to the invention, and as shown in Figure 4, make the groove 15 'in the inner wall of the hole 21 of the tibial pin 17 and have a key 25' in a housing 15 provided 5 on the external face of the rod 7 of the intermediate element 1. One could also ensure the combination of this axial translational movement combined with the two previously mentioned rotational movements, by any other means 10 than the combination of a groove and a key.

On pourrait, ainsi que représenté sur la figure 5, remplacer la clavette 25 par une vis radiale 26 pourvue à son extrémité aval d'un téton 27.  It is possible, as shown in FIG. 5, to replace the key 25 by a radial screw 26 provided at its downstream end with a stud 27.

Dans un autre mode de mise en òuvre de l'invention 15 représenté sur la figure 6, on intercale entre la tige 7 de l'élément intermédiaire 1 et la broche tibiale 17 de l'élément prothétique tibial 3 un fourreau intercalaire 29 réalisé en un matériau à faible coefficient de frottement et par exemple en une matière de synthèse. Cette 20 disposition permet d'éviter les phénomènes de frottement métal sur métal et assure ainsi une meilleure longévité à la prothèse.  In another embodiment of the invention 15 shown in Figure 6, there is interposed between the rod 7 of the intermediate element 1 and the tibial pin 17 of the tibial prosthetic element 3 an intermediate sheath 29 produced in a material with a low coefficient of friction and for example a synthetic material. This arrangement makes it possible to avoid the phenomena of metal-to-metal friction and thus ensures better longevity of the prosthesis.

Ce fourreau intercalaire 29 est constitué d'une partie tubulaire 30 comportant une fente longitudinale 32, 25 destinée au passage de la butée 25, qui se termine à sa partie supérieure par un plateau de contact 34 s'interposant entre le plateau 19 de l'élément prothétique tibial 3 et le plateau 9 de l'élément intermédiaire 1. Le fourreau intercalaire 29 évite ainsi, non seulement le 30 contact de la tige 7 de l'élément intermédiaire 1 avec les parois du trou axial de l'élément prothétique tibial 3, mais également le contact du plateau de ce dernier avec le plateau de l'élément intermédiaire 1.  This intermediate sleeve 29 consists of a tubular part 30 having a longitudinal slot 32, 25 intended for the passage of the stop 25, which ends at its upper part by a contact plate 34 interposed between the plate 19 of the tibial prosthetic element 3 and the plate 9 of the intermediate element 1. The intermediate sleeve 29 thus avoids not only the contact of the rod 7 of the intermediate element 1 with the walls of the axial hole of the tibial prosthetic element 3 , but also the contact of the latter's tray with the tray of the intermediate element 1.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1.- Prothèse totale du genou du type comportant deux 5 éléments prothétiques, à savoir un élément prothétique tibial (3) destiné à être fixé à la partie supérieure du tibia d'un patient et un élément prothétique fémoral (5) destiné à être fixé à la partie inférieure du fémur de celui-ci, ces deux éléments prothétiques étant liés par un 10 élément intermédiaire (1) monté à rotation, d'une part avec l'un de ces éléments prothétiques (3,5) autour d'un axe perpendiculaire (xx'), et d'autre part, avec l'autre élément prothétique (5,3) autour d'un axe sensiblement parallèle (yy'), caractérisée en ce que l'élément 15 intermédiaire (1) est apte à effectuer d'une part un mouvement de coulissement par rapport à l'un des éléments prothétiques (3), et d'autre part, à effectuer une rotation d'amplitude contrôlée autour de l'axe longitudinal de cet élément (3).  1.- Total knee prosthesis of the type comprising two prosthetic elements, namely a tibial prosthetic element (3) intended to be fixed to the upper part of a patient's tibia and a femoral prosthetic element (5) intended to be fixed at the lower part of the femur thereof, these two prosthetic elements being linked by an intermediate element (1) rotatably mounted, on the one hand with one of these prosthetic elements (3,5) around a perpendicular axis (xx '), and on the other hand, with the other prosthetic element (5,3) around a substantially parallel axis (yy'), characterized in that the intermediate element (1) is suitable to perform on the one hand a sliding movement with respect to one of the prosthetic elements (3), and on the other hand, to effect a rotation of controlled amplitude around the longitudinal axis of this element (3). 2.- Prothèse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, soit l'élément intermédiaire (1) soit l'élément prothétique (3) par rapport auquel il effectue un mouvement de coulissement, comporte une rainure longitudinale (15), et l'autre de ces deux éléments comporte un élément 25 (25,25') de type clavette, les dimensions (e) de cet élément (25,25') et celles (E) de la rainure (15,15') étant telles que l'élément intermédiaire (1) est apte à effectuer un mouvement de rotation limité en amplitude autour de son axe longitudinal (yy').  2. A prosthesis according to claim 1, characterized in that either the intermediate element (1) or the prosthetic element (3) relative to which it performs a sliding movement, has a longitudinal groove (15), and l 'other of these two elements comprises an element 25 (25.25') of key type, the dimensions (e) of this element (25.25 ') and those (E) of the groove (15.15') being such that the intermediate element (1) is capable of effecting a rotation movement limited in amplitude around its longitudinal axis (yy '). 3. - Prothèse suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comporte un fourreau intercalaire (29), disposé entre l'élément intermédiaire (1) et l'élément prothétique (3) par rapport auquel il est monté à coulissement.  3. - Prosthesis according to one of claims 1 or 2 characterized in that it comprises an intermediate sleeve (29), disposed between the intermediate element (1) and the prosthetic element (3) relative to which it is mounted sliding. 4.- Prothèse suivant la revendication 3 caractérisée 5 en ce que le fourreau intercalaire (29) est réalisé en un matériau à bon coefficient de frottement, et notamment en un matériau de synthèse.  4. A prosthesis according to claim 3 characterized in that the intermediate sheath (29) is made of a material with a good coefficient of friction, and in particular of a synthetic material. 5.-.Prothèse suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément intermédiaire 10 (1) est constitué d'une tige (7) pourvue à l'une de ses extrémités d'un plateau (9), et l'élément prothétique par rapport auquel il effectue un mouvement de coulissement comporte, en sa partie externe, un plateau (19), les deux plateaux (9,19) étant destinés à venir en appui l'un contre 15 l'autre.  5 .-. Prosthesis according to one of the preceding claims characterized in that the intermediate element 10 (1) consists of a rod (7) provided at one of its ends with a plate (9), and the prosthetic element with respect to which it performs a sliding movement comprises, in its external part, a plate (19), the two plates (9,19) being intended to come to bear against one another. 6.- Prothèse suivant l'une des revendications 3 ou 4 caractérisée en ce que le fourreau intercalaire (29) comporte, en sa partie externe, un plateau (34) destiné à s'interposer entre le plateau (9) de l'élément 20 intermédiaire (1) et le plateau (19) de l'élément prothétique (3) par rapport auquel l'élément intermédiaire effectue un mouvement de coulissement.  6.- Prosthesis according to one of claims 3 or 4 characterized in that the intermediate sleeve (29) comprises, in its external part, a plate (34) intended to be interposed between the plate (9) of the element 20 intermediate (1) and the plate (19) of the prosthetic element (3) relative to which the intermediate element performs a sliding movement.
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