FR2917284A1

FR2917284A1 - Dispositif mecanique de systeme laser et d'incision pour l'arthroplastie du genou

Info

Publication number: FR2917284A1
Application number: FR0704198A
Authority: FR
Inventors: Farid Amirouche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-19

Abstract

La présente invention concerne un nouveau dispositif mécanique de système laser et d'incision.Ce dispositif comprend essentiellement :a. un mécanisme d'articulation (1) pouvant être relié à tout modèle existant de gabarit de résection du genou ;b. un bloc d'alignement et de coupe comprenant au minimum une partie mobile (2) et une partie fixe (3) ;c. un système réglable constitué d'au moins un système d'engrenage à crémaillère (5) ;d. au minimum un module micro-laser encastré (4a), (4b) avec périphériques électroniques.Un tel dispositif est particulièrement recommandé pour obtenir un alignement du bloc de coupe tibiale et d'assistance à l'incision dans le cadre de la pose d'implants corporels.

Description

-1- L'invention, objet de la présente, est relative au domaine des

procédures orthopédiques et dispositifs rattachés, plus spécifiquement les prothèses implantables et porte notamment sur l'alignement et la résection tibiale en arthroplastie totale du genou. Elle cible plus particulièrement l'assemblage électronique et le procédé dans le but de fournir des repères laser visibles permettant d'aligner la prothèse totale du genou avec exactitude et ce avec des capacités d'ajustement du varus-valgus appropriées afin de pratiquer une incision du genou satisfaisante pour que l'adaptation et le dimensionnement de l'implant soient adéquats. Avec les années, certains patients développent une ostéoarthrite du genou ce qui 1 o concourt à des modifications anatomiques telles que l'alignement typique en varus ou en valgus. L'objectif du remplacement prothétique est de répartir les contraintes de contact à travers l'articulation artificielle de manière aussi symétrique que possible même si cela implique une déviation de l'anatomie naturelle en général et de l'anatomie individuelle en particulier. 15 Compte tenu du facteur d'erreur humaine et de la reproductibilité, il devient extrêmement difficile de pratiquer une incision médiale et postérieure à un certain angle en comparaison à une incision perpendiculaire à l'axe tibial. La duplication des surfaces d'origine intactes en contact est un objectif louable mais qui, dans la réalité, s'avère quelque peu impossible à réaliser avec précision. 20 Au début des années 80, des gabarits de précision étaient utilisés pour l'alignement des résections en fonction de l'axe mécanique de l'os concerné ou bien de l'axe anatomique de l'os selon que le chirurgien jugeait l'une ou l'autre méthode plus adaptée au cas. De nombreux systèmes instrumentaux sophistiqués sont apparus au cours des 25 dernières années, rendant le positionnement de l'implant plus précis, fiable et reproductible 25 pour le prothésiste traditionnel. Plus le chirurgien parvient à réaliser un alignement en position neutre, plus la longévité de l'implant est assurée. Un indice majeur révélant le succès de l'arthroplastie totale du genou est la précision avec laquelle sont implantés les composants. Une désaxation du composant tibial en varus tend à augmenter la tension sur l'insert en polyéthylène à très haute masse 30 moléculaire favorisant une usure et une subsidence accrues. Le positionnement du composant avec une désaxation en valgus aboutit à des contraintes asymétriques sur le tibia proximal. Il a été établi un lien entre l'alignement rotationnel défectueux dans le plan axial et des contraintes de contact accrues sur le polyéthylène ainsi que des complications fémoro-patellaires associées à des anomalies de la course rotulienne. -2 L'axe mécanique du membre inférieur est constitué d'une ligne qui passe par le centre de la hanche puis le centre du genou jusqu'à l'articulation tibio-tarsienne. Lorsque l'on marche naturellement, le centre de gravité du corps se déplace à chaque pas vers la jambe d'appui. Néanmoins, la répartition des forces de contact à travers l'articulation tibio- fémorale n'est pas symétrique : il a été estimé qu'entre 60 et 75 % de ces forces sont transmises par le compartiment médial du genou. L'arthroplastie totale du genou consiste en deux résections différentes : l'une étant la coupe tibiale proximale et l'autre la coupe fémorale distale. L'équilibre parfait de la prothèse relève de la qualité des deux coupes à importance égale. L'invention, objet de la présente, est applicable au procédé d'alignement de prothèse et se propose d'en améliorer la performance en faisant usage d'une source lumineuse constamment visible servant de repères observables et de guides de coupe sur lesquels s'appuie le chirurgien pour pratiquer une incision parfaite. Les systèmes actuellement disponibles sur le marché ne fournissent pas de repère visible et obligent le chirurgien à pratiquer l'incision en se basant sur des tiges extra-médullaires ou des systèmes de navigation informatique nécessitant un investissement en systèmes sensoriels relativement coûteux. Dans certains cas, le chirurgien sélectionne les lignes de référence selon sa propre expérience. De même, les systèmes actuels qui fournissent déjà au chirurgien une assistance minimale dans ce domaine agissent de manière intempestive et, par conséquent, s'avèrent embarrassants pendant le déroulement de l'intervention. L'objectif premier de l'invention, objet de la présente, est de proposer l'usage d'une combinaison de modules laser tel que décrit dans les modes de réalisation, aboutissant à un procédé combinant l'incision et l'alignement en une seule opération.

L'invention, objet de la présente, entend aussi proposer un instrument et un procédé caractérisés par un mode de réalisation associé aux gabarits tibiaux et guides de secteur fémoral existants. L'invention, objet de la présente, entend encore proposer un dispositif offrant l'usage d'une combinaison de faisceaux laser pour améliorer de façon significative l'exactitude de la résection pratiquée au cours d'une intervention de remplacement total du genou . L'invention, objet de la présente, entend enfin proposer une méthode et un instrument qui permettent de réduire de manière significative la durée opératoire. La description suivante associée aux dessins a pour objet d'approfondir la - 3 - connaissance de l'invention, objet de la présente, ainsi que des bénéfices qui en procèdent. La présente invention sera mieux comprise en se référant aux figures suivantes : - la figure 1 est une vue de face du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective ; la figure 3 est une vue de dessus ; la figure 4 est une vue arrière ; la figure 5 est une vue de profil ; - la figure 6 est une vue latérale de l'un des constituants du dispositif selon l'invention ; la figure 7 est une vue de profil d'un bouton de réglage utilisé dans ce dispositif ; - la figure 8 est une vue schématique de la mise en place du dispositif selon l'invention ; la figure 9 est analogue à la figure 8, après mise en place de ce dispositif ; - la figure 10 est une représentation schématique d'un membre inférieur avec les réglages lasers. On se référera maintenant plus spécialement aux figures précitées montrant les différentes parties constituant le dispositif selon l'invention ; ce dispositif est ainsi représenté en vue de face (figure 1), en perspective (figure 2), en vue de dessus (figure 3), en vue arrière (figure 4) et en vue de profil (figure 5). Référence étant faite à ces figures, on constate que le socle de ce dispositif comporte une partie en queue d'aronde (1) adaptée à l'ensemble instrumental manuel de remplacement total du genou mais qui peut facilement être changée pour s'adapter à d'autres types d'articulations existantes ; cette partie (1) de la base du gabarit tibial constitue ainsi une articulation verrouillée qui s'adapte aux systèmes existants précités, le mode de réalisation du dispositif selon l'invention ayant été conçu pour une utilisation du dispositif à partir d'un kit instrumental manuel. Un avantage du dispositif selon l'invention est en effet qu'il peut s'adapter à nombre de systèmes manuels reconnus de remplacement total du genou actuellement disponibles sur le marché. Le dispositif selon l'invention comprend essentiellement deux éléments (2) et (3), l'élément (2) étant mobile par rapport à l'élément (3). Ce dispositif comporte également un module laser référentiel horizontal (4a) visible notamment sur les figures 3 et 4 ; un autre module micro-laser (4b) prévu pour fournir un repère horizontal par rapport au plan de coupe est situé sur l'élément fixe (3) et sera également mieux visible sur les figures 3 et 4. Les éléments (2) et (3) sont reliés par des engrenages à crémaillère ou équivalents (5). Le fonctionnement interne du réglage repose sur les engrenages à - 4 - crémaillère (5) positionnés selon une orientation appropriée de sorte que l'une des barres dentées se déplace vers le haut quand l'autre se déplace vers le bas, compensant ainsi le déplacement angulaire dans la pente. Les blocs de coupe et la scie circulaire peuvent être alignés sur la fente d'incision (6) située sur la partie supérieure mobile (2) dudit dispositif. Une barre (7) dotée d'un bouton de réglage (8) dirigeant un laser (12) complète ce dispositif selon l'invention. Dès que le dispositif selon l'invention a été inséré, il est possible de procéder à plusieurs réglages permettant d'obtenir l'alignement correct. Les boutons de réglage de résection de l'instrument manuel permettent d'atteindre la hauteur de résection fémorale 1 o convenable. Puisque le gabarit tibial de conception modifiée est raccordé à la partie supérieure de l'instrumentation manuelle par une articulation, la scie et le gabarit tibial se déplaceront en fonction des divers réglages effectués pendant la résection fémorale. La figure 3, qui est une vue de dessus, permet d'identifier plusieurs lasers utilisés dans le dispositif selon l'invention. Deux des trois modules micro-lasers (4a, 4b) sont 15 installés dans les périphériques électroniques. La figure 4, qui est une vue arrière, facilite la compréhension des lasers (4a, 4b) et permet d'en visualiser la projection. Les lasers possèdent un déviateur de faisceau pour illuminer via le réseau de diffraction optique les lignes de référence applicables. Les modules micro-laser (4a et 12) se trouvent sur la partie mobile (2) qui comprend donc le module laser référentiel (4a) et le module laser 20 longitudinal (12) disposé, comme il ressort mieux sur la figure 6, sur une barrette (7) et réglable grâce à un bouton de réglage (8) qui dirigera correctement le faisceau (13). Cette barrette (7) peut également renfermer un module d'alimentation ou de périphérique. Le laser (12) ù laser de référence longitudinale ù produit un alignement longitudinal pour la prothèse. Le module laser de référence horizontale (4b) sur la partie fixe (3) fournit un 25 repère référentiel et horizontal par rapport au plan de coupe réel. Les réglages du varus-valgus sont effectués et enregistrés par un bouton (9). Le bouton (9) est représenté plus en détails à la figure 7 et se caractérise par des marquages de graduation selon les lectures angulaires des pentes. L'alimentation électrique principale et l'électronique des périphériques pour la partie supérieure mobile (2) sont installées dans le compartiment 30 amovible (10). L'alimentation électrique principale et les périphériques pour la partie inférieure fixe (3) sont quant à eux installés dans l'autre compartiment analogue (11). En référence à la figure 5, vue de profil, le réglage de la pente antéropostérieure du gabarit tibial est effectué par un bouton supplémentaire (14), situé dans la zone frontale (dans cet exemple). Les marquages de graduation sur le bouton indiquent la pente - 5 antéropostérieure exacte, ce qui peut s'avérer très utile pour effectuer des mesures précises des plans de coupe tibiale. Le mécanisme de fonctionnement ù identifié par le repère (5) ù est similaire à celui abordé précédemment en ce qu'il utilise un réglage de type crémaillère. La figure 8 est une illustration schématique de la mise en application du repérage par faisceau laser montrant le dispositif mis au point fixé sur un gabarit tibial existant. L'invention, objet de la présente, est fixée par une articulation en queue d'aronde (dans cet exemple) mais peut facilement être adaptée à un autre type d'articulation pour être fixée sur d'autres gabarits tibiaux existants. Cette figure 8 montre un exemple de localisation des faisceaux laser projetés ainsi que de la fente d'incision au cours d'une arthroplastie totale du genou. Il s'agit d'un cas de localisation des faisceaux micro-laser pendant le processus d'alignement avec le dispositif fixé sur le gabarit tibial et sans être un exemple représentatif d'un alignement déterminé en dernier ressort par le chirurgien. La figure 9 illustre le dispositif selon l'invention après sa mise en place sur un exemple de gabarit tibial déjà existant. L'invention, objet de la présente, peut y être fixée en faisant glisser une articulation comparable pour l'y insérer, en reliant la partie antérieure du gabarit tibial à la partie postérieure du dispositif objet de l'invention et en faisant coulisser ce dernier jusqu'à ce que les deux extrémités postérieures de chaque pièce soient alignées. Ladite articulation peut être remplacée selon les besoins imposés par les modèles nouveaux ou déjà existants de gabarits tibiaux.

En ce qui concerne l'usage concret du laser, la figure 10 illustre le positionnement des lasers utilisés lorsque le système d'alignement laser est en fonctionnement, en matérialisant un membre inférieur dans son intégralité, y compris l'os iliaque. Le faisceau laser longitudinal est réglé afin d'indiquer l'alignement correct que l'on obtient en suivant le tibia jusqu'au second métatarsien. Le réglage précis de la pente tibiale est obtenu en ajustant le bouton de réglage antéropostérieur (14) ù représenté à la figure 5 ù jusqu'à ce que le laser soit parallèle à l'axe mécanique tibial. Ainsi, l'invention, objet de la présente, est relative au positionnement du laser et à l'incision pour la résection tibiale dans le cadre d'une intervention de chirurgie miniinvasive de type arthroplastie totale du genou. Ce procédé offre un dispositif d'assistance à l'orientation et à l'alignement des blocs de coupe tibiale utilisés dans les procédures de résection tibiale. Le système laser fournit un guidage réglable, visible à l'oeil nu, définissant les axes anatomique et mécanique du tibia par rapport au bloc et comprend, par ailleurs, un bloc de coupe tibiale qui peut être utilisé avec grande précision pendant l'intervention d'arthroplastie totale du genou. - 6 - Il est à noter que le dispositif selon l'invention, ne requiert aucun dispositif extra-médullaire ou centrornédullaire et s'utilise de manière aisée en lieu et place des gabarits d'origine utilisés lors de l'intervention de remplacement total du genou . De plus, l'invention fait l'objet d'un large domaine d'application en matière de réglage de la pente tibiale et de la résection fémorale. Le fait d'éviter les tiges inter-médullaires pour l'alignement permet au chirurgien de jouir d'une mobilité considérable. L'élimination de cette étape a pour effet de supprimer la lourdeur d'utilisation de l'appareil pendant l'intervention. L'usage de différentes diodes laser comporte un certain nombre d'avantages. Ces diodes laser émettent des faisceaux lumineux synchrones, visibles et ajustés avec précision, pour projeter une ligne de référence horizontale absolue, une ligne de référence de coupe horizontale référentielle et une référence d'alignement longitudinal vertical sur les surfaces de coupe tibiale et fémorale. Le positionnement de la diode laser de la barrette (7) a été conçu pour fournir un alignement unique de tous les plans de coupe favorables à la résection osseuse dans le cadre d'une arthroplastie complète du genou. De plus, les lasers sont installés dans un bloc qui comprend le guidage de scie, et après plusieurs réglages effectués par le système afin de générer des alignements corrects, la scie circulaire s'aligne sur la fente d'incision située dans la portion supérieure mobile du dispositif. Le système proposé permet aussi de déterminer les angles de valgus et de varus combinés à l'axe de référence longitudinal et horizontal. Les boutons gradués de réglage du varus-valgus et le bloc d'alimentation sont associés à l'électronique qui fait fonctionner les alignements laser. Il est par ailleurs rappelé que le dispositif selon l'invention s'utilise conjointement avec le support, le gabarit tibial et le dispositif de contrôle de la scie. Ce dispositif fait usage des composants préexistants qui sont positionnés manuellement sur la surface antérieure du tibia exposé et alignés le long de l'axe anatomique du tibia pour représenter raisonnablement la zone de résection à partir du plateau tibial non affecté. Après qu'ils aient été alignés sur l'axe antéropostérieur du tibia proximal, le gabarit tibial et les outils d'incision sont fixés au support tibial. L'utilisation du dispositif selon l'invention par le chirurgien se révélera simple et efficace. Le système laser mis au point est inséré dans le support tibial positionné à l'endroit de l'articulation du kit du gabarit tibial. Le système laser produit un système de faisceaux laser visibles, verticaux et horizontaux. Le faisceau laser vertical projeté vers le tibia proximal est conçu pour s'aligner sur le centre de l'axe longitudinal. L'alignement le long de l'axe anatomique ou de l'axe classique procède quant à lui de la décision du - 7 - chirurgien. Après la mise en place de l'alignement longitudinal du système laser objet de l'invention, la phase exécutoire suivante consiste à régler le gabarit tibial pour les pentes postérieures présélectionnées. Ces réglages û incluant tant la pente tibiale que le varus-valgus û se situent au niveau du gabarit tibial et sont retranscrits via le système mis au point. Ensuite, le faisceau laser horizontal issu du système laser mis au point révèle les lignes de référence cruciales et les zones d'incision exactes correspondant à la projection laser sur le tibia. Lorsque les paramètres du système proposé ont été ajustés, soit la scie est placée à l'intérieur du guide de coupe lui-même intégré au système laser en question, soit le système est retiré du gabarit tibial en le faisant coulisser avant d'être remplacé par le 1 o dispositif de contrôle de la scie dans la fente alignée pour pratiquer la résection tibiale. Cette option détermine en une seule phase le positionnement et la prévision globale des visées laser tout au long de l'intervention. Par conséquent, les réglages du varus-valgus et de la pente tibiale sont entièrement intégrés au système laser. L'invention, objet de la présente, applique par ailleurs les réglages de valgus-varus 15 aux engrenages de synchronisation à crémaillère situés sur la partie supérieure mobile. Cet alignement reste à l'appréciation du chirurgien qui généralement le prédétermine suite à un examen préalable. Le faisceau laser possède aussi un déviateur de faisceau avec réseau de diffraction optique pour projeter l'alignement horizontal du valgus-varus et la ligne d'incision.

20 Alors que le système est décrit comme un dispositif portant assistance dans le positionnement des blocs de coupe utilisés dans les procédés de résection tibiale, il est à noter qu'il peut aussi être utilisé comme outil d'assistance dans l'alignement des implants. 25

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif mécanique de système laser et d'incision pour obtenir un alignement du bloc de coupe tibiale et d'assistance à l'incision dans le cadre de la pose d'implants corporels, comprenant : a. un mécanisme d'articulation (1) pouvant être relié à tout modèle existant de gabarit de résection du genou ; b. un bloc d'alignement et de coupe comprenant au minimum une partie mobile (2) et une partie fixe (3) ; c. un système réglable constitué d'au moins un système d'engrenage à crémaillère (5) ; d. au minimum un module micro-laser encastré (4a), (4b) avec périphériques I o électroniques.

2. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie mobile (2) comprend une ligne d'incision référentielle (6).

3. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie mobile (2) intègre une ligne de référence longitudinale 15 coulissante et réglable pour le positionnement de la prothèse.

4. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit repère longitudinal est un module laser (12).

5. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module micro-laser (4a), (4b) détermine une ligne référentielle 20 absolue horizontale par rapport au plan de la base du mécanisme d'articulation.

6. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit repère horizontal est un module laser.

7. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits modules laser (4a), (4b) de référence horizontale fournissent un 25 repère référentiel et horizontal par rapport au plan de coupe réel.

8. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie fixe comprend un module micro-laser.

9. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit module micro-laser comprend une partie supérieure mobile dans 30 laquelle sont installés le module laser référentiel et le module laser longitudinal.

10. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'engrenage à crémaillère offre la possibilité de régler la pente angulaire du varus-valgus.

11. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1,- 9 caractérisé en ce que ledit système d'engrenage à crémaillère offre la possibilité de régler la pente antéropostérieure.

12. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que ledit système réglable détermine un plan de coupe.

13. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système réglable offre la possibilité de régler la hauteur de résection fémorale.

14. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module micro laser encastré contient au moins une diode micro-laser rotative et ajustable.

15. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module micro-laser encastré contient au moins un module d'alimentation / de périphérique.

16. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bloc d'alimentation dédié au dit système d'alignement prothétique laser.

17. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit bloc d'alimentation est situé dans un compartiment amovible.

18. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 17, 20 caractérisé en ce que ledit compartiment amovible contient par ailleurs l'électronique des périphériques de la partie supérieure mobile.

19. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit compartiment amovible contient en outre le périphérique de la partie inférieure fixe. 25

20. Dispositif mécanique de système laser et d'incision selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc de coupe contient une fente d'incision pour le positionnement de la scie circulaire.