FR2948280A1

FR2948280A1 - Hip prosthesis i.e. dual mobility hip prosthesis, for acetabular cavity of patient, has collar whose concave shaped posterior face contacts with insert or cup during abduction phase and anterior face presents convex contact zone

Info

Publication number: FR2948280A1
Application number: FR0955143A
Authority: FR
Inventors: Elisabeth Delanoue; Olivier Bringer; Xavier Courjaud; Philippe Deroche; Louis-Etienne Gayet; Franck Thanas; Thierry Verjux; Jean Christophe Durand; Jean Yves Hery
Original assignee: Societe dEtudes de Recherches et de Fabrication SAS SERF
Current assignee: Societe dEtudes de Recherches et de Fabrication SAS SERF
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-01-28

Abstract

The prosthesis has an insert (12) having a hemispherical external shape to delimit a hemispherical shaped cavity in which a prosthetic femoral head (2) is mounted in an articulated manner. The head is connected to a femoral stem (1) by a collar (5), where an anterior face (10) of the collar contacts with the insert or a cup (11) during phase of adduction. A concave shaped posterior face (9) of the collar contacts with the insert or the cup during an abduction phase. The anterior face presents a convex contact zone. The insert is made of polyethylene. The cup is made of metal.

Description

L'invention concerne une prothèse de hanche, plus particulièrement une prothèse à double mobilité. Une prothèse de hanche à double mobilité est connue du document FR 2 785 523, au nom de la demanderesse. The invention relates to a hip prosthesis, more particularly to a dual mobility prosthesis. A dual mobility hip prosthesis is known from FR 2,785,523, in the name of the applicant.

Une prothèse de ce type est illustrée aux figures 1 à 3. Celle-ci comporte une cupule 11, généralement métallique destinée à être fixée dans la cavité cotyloïdienne d'un patient, délimitant une cavité de forme sensiblement hémisphérique dans laquelle est monté articulé un insert 12 généralement en polyéthylène qui, présentant une forme extérieure sensiblement hémisphérique, délimite une cavité sensiblement hémisphérique dans laquelle est montée de manière articulée une tête fémorale prothétique 2, ladite tête fémorale prothétique 2 étant reliée à une tige fémorale 1 par l'intermédiaire d'un col 5 comportant une face antérieure 10, pouvant entrer en contact avec l'insert 11 ou la cupule 12 lors de la phase d'adduction, et une face postérieure 9, pouvant entrer en contact avec l'insert 11 ou la cupule 12 lors de la phase d'abduction. Ce type de prothèse est dit à double mobilité car, d'une part, la tête prothétique 2 est mobile par rapport à l'insert 12 et, d'autre part, l'insert 12 est mobile par rapport à la cupule 11. A prosthesis of this type is illustrated in FIGS. 1 to 3. This comprises a cup 11, generally of metal intended to be fixed in the acetabular cavity of a patient, delimiting a substantially hemispherical cavity in which an insert is articulated. 12 generally made of polyethylene which, having a substantially hemispherical outer shape, delimits a substantially hemispherical cavity in which is mounted in a hinged manner a prosthetic femoral head 2, said prosthetic femoral head 2 being connected to a femoral stem 1 via a collar 5 having an anterior face 10, able to come into contact with the insert 11 or the cup 12 during the adduction phase, and a posterior face 9 that can come into contact with the insert 11 or the cup 12 during the abduction phase. This type of prosthesis is called dual mobility because, firstly, the prosthetic head 2 is movable relative to the insert 12 and, secondly, the insert 12 is movable relative to the cup 11.

Ce type de prothèse fonctionne de la façon suivante : La figure 1 représente la prothèse en position dite d'équilibre. Dans cette position, l'effort F exercé par la tête fémorale prothétique 2 sur l'insert 11, lorsque le patient est debout, est concentré au niveau d'une zone médiane 21 de l'insert 12. This type of prosthesis functions as follows: FIG. 1 represents the prosthesis in the so-called equilibrium position. In this position, the force F exerted by the prosthetic femoral head 2 on the insert 11, when the patient is standing, is concentrated at a median zone 21 of the insert 12.

Comme cela est représenté à la figure 2, lors du mouvement d'abduction, c'est-à-dire lorsque le patient écarte sa jambe de l'axe médian du corps, la tête fémorale 2 pivote dans la cavité de l'insert 12. Si l'amplitude du mouvement est grande, la face postérieure 9 du col entre en contact avec l'insert 12. Ce dernier est alors entraîné en rotation dans le logement de la cupule 11 de manière à passer de sa position d'équilibre à une position basculée. Comme cela apparaît à la figure 3, lorsque le patient ramène sa jambe en position normale, l'insert 11 a tendance à conserver sa position basculée. L'effort F exercé par la tête fémorale 2 sur l'insert 12 est donc décalé vers le bord de l'insert 14 par rapport à la position d'équilibre. Lors de la marche, cet effort génère de la fatigue et donc une usure de l'insert au niveau de cette zone. Or, la zone située au bord de l'insert 12 et du côté postérieur de la prothèse, forme une zone de rétention 14 dont la fonction est d'éviter que la tête fémorale 2 ne s'échappe de l'insert 12. Dans le cas où cette zone de rétention 14 est usée prématurément, il existe un risque accru de luxation de la hanche équipée de la prothèse. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant une prothèse de hanche limitant les risques de luxation. A cet effet, l'invention concerne une prothèse de hanche comportant une cupule, destinée à être fixée dans la cavité cotyloïdienne d'un patient, délimitant une cavité de forme sensiblement hémisphérique dans laquelle est monté articulé un insert qui, présentant une forme extérieure sensiblement hémisphérique, délimite une cavité sensiblement hémisphérique dans laquelle est montée de manière articulée une tête fémorale prothétique, ladite tête fémorale prothétique étant reliée à une tige fémorale par l'intermédiaire d'un col comportant une face antérieure, destinée à entrer en contact avec l'insert ou la cupule lors de la phase d'adduction, et une face postérieure, destinée à entrer en contact avec l'insert ou la cupule lors de la phase d'abduction, caractérisée en ce que la face antérieure présente une zone de contact convexe. As shown in Figure 2, during the abduction movement, that is to say when the patient spreads his leg from the median axis of the body, the femoral head 2 pivots in the cavity of the insert 12 If the amplitude of the movement is large, the posterior face 9 of the neck comes into contact with the insert 12. The latter is then rotated in the housing of the cup 11 so as to move from its equilibrium position to a tilted position. As shown in Figure 3, when the patient returns his leg to normal position, the insert 11 tends to keep its tilted position. The force F exerted by the femoral head 2 on the insert 12 is shifted towards the edge of the insert 14 relative to the equilibrium position. When walking, this effort generates fatigue and therefore wear of the insert at this area. However, the area located at the edge of the insert 12 and the posterior side of the prosthesis forms a retention zone 14 whose function is to prevent the femoral head 2 from escaping from the insert 12. where this retention zone 14 is worn prematurely, there is an increased risk of dislocation of the hip equipped with the prosthesis. The invention aims to overcome this disadvantage by providing a hip prosthesis limiting the risk of dislocation. For this purpose, the invention relates to a hip prosthesis comprising a cup, intended to be fixed in the acetabular cavity of a patient, delimiting a substantially hemispherical cavity in which is mounted articulated an insert which, having an outer shape substantially hemispherical, delimits a substantially hemispherical cavity in which is mounted in a hinged manner a prosthetic femoral head, said prosthetic femoral head being connected to a femoral stem via a neck having an anterior face, intended to come into contact with the insert or the cup during the adduction phase, and a posterior surface intended to come into contact with the insert or cup during the abduction phase, characterized in that the anterior face has a convex contact zone .

De même que précédemment, lors de la phase d'abduction, la tête fémorale pivote dans la cavité de l'insert. Si l'amplitude du mouvement est grande, la face postérieure du col vient en appui contre l'insert et l'entraîne en rotation dans la cupule de manière à passer de sa position d'équilibre à une position basculée. Lorsque le patient ramène sa jambe en position normale, la forme convexe de la face antérieure du col précipite le contact entre le col et l'insert. L'insert est alors entraîné en rotation dans le sens inverse, afin que celui-ci retrouve sa position d'équilibre. Dans ce cas, l'effort exercé par la tête fémorale sur l'insert affecte une zone médiane de l'insert et non plus la zone de rétention de celui-ci. Les risques de luxation dus à l'usure de la zone de rétention sont donc limités. Avantageusement, la face postérieure présente une zone de contact concave, disposée en regard de la zone de contact convexe de la face antérieure. As previously, during the abduction phase, the femoral head pivots in the cavity of the insert. If the amplitude of movement is large, the posterior face of the neck bears against the insert and rotates it in the cup so as to move from its equilibrium position to a tilted position. When the patient brings his leg back to normal position, the convex shape of the anterior face of the cervix precipitates contact between the cervix and the insert. The insert is then rotated in the opposite direction, so that it returns to its equilibrium position. In this case, the force exerted by the femoral head on the insert affects a median zone of the insert and no longer the retention zone thereof. The risk of luxation due to wear in the retention zone is therefore limited. Advantageously, the posterior face has a concave contact zone disposed facing the convex contact zone of the anterior face.

Cette caractéristique permet de retarder le contact entre le col et l'insert lors du mouvement d'abduction. Ainsi, en cas d'amplitude normal, seule la tête fémorale prothétique pivote dans l'insert. La position de ce dernier reste donc inchangée en cas de mouvement normal d'abduction. Toutefois, si l'amplitude du mouvement est grande, le col entraîne en rotation l'insert dans la cupule. This characteristic makes it possible to delay the contact between the neck and the insert during the abduction movement. Thus, in the case of normal amplitude, only the prosthetic femoral head pivots in the insert. The position of the latter remains unchanged in case of normal movement of abduction. However, if the range of motion is large, the neck rotates the insert in the cup.

Selon une caractéristique de l'invention, le col comporte une extrémité libre de forme tronconique, emmanchée dans un logement de forme complémentaire de celle de la tête prothétique. Préférentiellement, le débattement angulaire entre la position d'équilibre de ladite prothèse, dans laquelle la tige fémorale s'étend sensiblement verticalement, et la position d'abduction maximale, dans laquelle la zone de contact de la face postérieure entre en contact avec la cupule, est plus important que le débattement angulaire (R) entre ladite position d'équilibre et la position d'adduction maximale, dans laquelle la zone de contact de la face antérieure entre en contact avec la cupule. According to a characteristic of the invention, the neck has a free end of frustoconical shape, fitted into a housing of complementary shape to that of the prosthetic head. Preferably, the angular displacement between the equilibrium position of said prosthesis, in which the femoral stem extends substantially vertically, and the maximum abduction position, in which the contact zone of the posterior face comes into contact with the cupule , is more important than the angular deflection (R) between said equilibrium position and the maximum adduction position, in which the contact area of the anterior face comes into contact with the cup.

Selon une caractéristique de l'invention, l'insert est réalisé en polyéthylène, la cupule étant réalisée en métal., De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette prothèse de hanche. Figure 1 est une vue en coupe partielle d'une prothèse de hanche de l'art antérieur, en position d'équilibre de celle-ci ; Figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, lors d'un mouvement d'abduction de ladite prothèse; Figure 3 est une vue correspondant à la figure 1, représentant une phase d'adduction faisant suite à la phase d'abduction de la figure 2. Figure 4 est une vue en coupe partielle d'une prothèse de hanche selon l'invention, en position d'équilibre de celle-ci ; Figure 5 et 6 sont des vues correspondant à la figure 4, représentant deux positions successives de la prothèse, lors d'un mouvement d'abduction. Figure 7 e t 8 sont des vues correspondant à la figure 4, représentant deux positions successives de la prothèse, lors d'une phase d'adduction faisant suite à la phase d'abduction des figures 5 et 6. According to a characteristic of the invention, the insert is made of polyethylene, the cup being made of metal. In any case, the invention will be better understood from the description which follows, with reference to the attached schematic drawing. representative, by way of non-limiting example, an embodiment of this hip prosthesis. Figure 1 is a partial sectional view of a hip prosthesis of the prior art, in equilibrium position thereof; Figure 2 is a view corresponding to Figure 1, during an abduction movement of said prosthesis; 3 is a view corresponding to FIG. 1, showing an adduction phase following the abduction phase of FIG. 2. FIG. 4 is a partial sectional view of a hip prosthesis according to the invention, in equilibrium position thereof; Figure 5 and 6 are views corresponding to Figure 4, showing two successive positions of the prosthesis during an abduction movement. 7 and 8 are views corresponding to FIG. 4, representing two successive positions of the prosthesis, during a phase of adduction following the abduction phase of FIGS. 5 and 6.

Comme cela est représenté aux figures 4 à 7, la prothèse selon l'invention comporte une tige 1 équipée d'une tête fémorale 2. As shown in FIGS. 4 to 7, the prosthesis according to the invention comprises a rod 1 equipped with a femoral head 2.

La tige fémorale 1 est, comme cela est connu en soi, fixée au fémur au niveau d'une extrémité distale. Celle-ci comporte, à une extrémité proximale 3, une série de dents 4 permettant de solidariser ladite tige 1 dans l'os du patient. La tige 1 comporte en outre, au niveau de son extrémité proximale 3, un col 5 présentant, à son extrémité libre, une partie tronconique 6 emmanchée à force dans un logement 7 de forme complémentaire ménagé dans la tête fémorale 2. La tête fémorale 2, de forme sensiblement hémisphérique, comporte une surface plane 8 écartée du plan diamétral de la tête fémorale, en direction du col. Le col présente une face postérieure 9 de forme concave et une face antérieure 10 de forme convexe. La section du col est de forme générale elliptique. La prothèse comporte en outre une cupule 11 réalisée en métal. The femoral stem 1 is, as is known per se, attached to the femur at a distal end. This comprises, at a proximal end 3, a series of teeth 4 for securing said rod 1 in the patient's bone. The rod 1 further comprises, at its proximal end 3, a neck 5 having, at its free end, a frustoconical portion 6 forcibly fitted into a housing 7 of complementary shape formed in the femoral head 2. The femoral head 2 , of substantially hemispherical shape, comprises a flat surface 8 spaced apart from the diametral plane of the femoral head, towards the neck. The neck has a posterior face 9 of concave shape and a front face 10 of convex shape. The neck section is generally elliptical. The prosthesis further comprises a cup 11 made of metal.

Ladite cupule 11 présente une paroi externe sensiblement hémisphérique, destinée à être fixée dans la cavité cotyloïdienne d'un patient à l'aide d'un ciment, et une paroi interne de forme sensiblement hémisphérique et de même centre C (voir figure 3) que la paroi externe, délimitant une cavité dans laquelle un insert 12 est monté articulé. Said cup 11 has a substantially hemispherical outer wall, intended to be fixed in the acetabulum of a patient using a cement, and an inner wall of substantially hemispherical shape and of the same center C (see Figure 3) that the outer wall, delimiting a cavity in which an insert 12 is articulated.

L'insert 12 comporte une paroi externe de forme sensiblement hémisphérique, en contact avec la paroi interne de la cupule 11, et une paroi interne de forme sensiblement hémisphérique, de même centre C que la paroi externe, délimitant une cavité dans laquelle la tête fémorale prothétique 2 est montée articulée. The insert 12 has an outer wall of substantially hemispherical shape, in contact with the inner wall of the cup 11, and an inner wall of substantially hemispherical shape, of the same center C as the outer wall, delimiting a cavity in which the femoral head prosthetic 2 is articulated.

Plus particulièrement, l'insert 12 comporte une extrémité ouverte 13 s'étendant au-delà du plan diamétral P1 de manière à former un bord de retenu 14 élastique pour la tête fémorale. Comme cela est visible à la figure 3, le bord de retenu comporte un chanfrein 15. Cette dernière est ainsi insérée en force dans l'insert 12, au-delà du bord de retenu 14, jusqu'à son insertion dans la cavité correspondante. Le bord de retenu 14 permet d'éviter la désolidarisation de la tête fémorale 2 et de l'insert 12 lors du mouvement de la jambe du patient, afin d'éviter une luxation accidentelle de l'articulation correspondante de la hanche. La figure 4 représente la prothèse dans sa position dite d'équilibre. More particularly, the insert 12 has an open end 13 extending beyond the diametral plane P1 so as to form an elastic retaining edge 14 for the femoral head. As can be seen in FIG. 3, the retaining edge comprises a chamfer 15. The latter is thus inserted into force in the insert 12, beyond the retaining edge 14, until it is inserted into the corresponding cavity. The retaining edge 14 avoids the separation of the femoral head 2 and the insert 12 during movement of the leg of the patient, to avoid accidental dislocation of the corresponding hip joint. Figure 4 shows the prosthesis in its so-called equilibrium position.

Dans cette position, il n'y a pas de contact entre le col 5 et l'insert 12 et/ou entre le col 5 et la cupule 11. En outre, le plan défini par l'axe médian 16 du col 5, forme un angle d'environ 45° avec le plan sagittal du patient, la partie distale de la tige s'étendant en outre sensiblement verticalement. De plus, dans cette position, le plan P2 s'étendant le long du bord ouvert de l'insert forme un angle d'environ 45° avec le plan sagittal. In this position, there is no contact between the neck 5 and the insert 12 and / or between the neck 5 and the cup 11. In addition, the plane defined by the median axis 16 of the neck 5, forms an angle of about 45 ° with the sagittal plane of the patient, the distal portion of the shaft further extending substantially vertically. In addition, in this position, the plane P2 extending along the open edge of the insert forms an angle of approximately 45 ° with the sagittal plane.

L'effort F exercé par la tête fémorale 2 sur l'insert 12, lorsque le patient est débout, affecte uniquement une zone médiane de l'insert, symbolisée par un arc de cercle 21 à la figure 4. Le bord de retenue 14 n'est donc pas affecté par cet effort F. Comme représenté à la figure 5, lors du mouvement d'abduction, c'est-à-dire lorsque le patient écarte sa jambe de l'axe médian du corps, la tête fémorale 2 pivote dans la cavité de l'insert 12. Si l'amplitude du mouvement est grande, la face postérieure 9 du col 5 entre en contact 18 avec l'insert 12. Dès lors, celui-ci est entraîné en rotation dans le logement de la cupule 11, dans le sens horaire. The force F exerted by the femoral head 2 on the insert 12, when the patient is standing, affects only a median zone of the insert, symbolized by an arc 21 in FIG. is thus not affected by this effort F. As shown in Figure 5, during the abduction movement, that is to say when the patient spreads his leg from the median axis of the body, the femoral head 2 pivots in the cavity of the insert 12. If the amplitude of the movement is large, the rear face 9 of the neck 5 comes into contact with the insert 12. As a result, it is rotated in the housing of the cup 11, clockwise.

Lorsque le mouvement d'abduction est poursuivi, la face postérieure 9 du col 5 entre alors en contact 19 avec la cupule 11, comme cela apparaît à la figure 7. Cette position est appelée ci-après position d'abduction maximale. Toutefois, compte tenu du fait que l'insert 12 n'est pas complètement retenu dans la cupule 11, il reste possible de séparer légèrement l'insert 12 de la cupule 11 et augmenter ainsi le débattement lors de la phase d'abduction. Bien entendu, ce débattement supplémentaire doit être minime afin d'éviter toute luxation de l'articulation correspondante. On remarque que, lors de la phase d'abduction, la forme concave de la face postérieure 9 du col permet de retarder le contact entre le col 5 et l'insert 12 de façon à ce que, en cas de mouvement d'abduction normal, seule la tête fémorale 2 pivote dans l'insert 12. La position de l'insert 12 reste donc inchangée. Par contre, dans le cas où l'amplitude du mouvement d'abduction est importante, l'insert 12 peut encore pivoter dans la cupule 11. La forme concave permet en outre d'augmenter le débattement angulaire a de la prothèse entre la position d'équilibre et la position d'abduction maximale. Comme représenté à la figure 7, lors du mouvement d'adduction, c'est-à-dire lorsque le patient rapproche sa jambe de l'axe médian du corps, la face antérieure 10 du col 5 entre en contact 20 avec l'insert 11. L'insert est ainsi entraîné en rotation dans le logement de la cupule 11, dans le sens antihoraire. La zone convexe de la face antérieure 10 permet de précipiter le contact 20 entre la face antérieure 10 du col 5 et l'insert 12 lors de la phase d'adduction. De cette manière, comme cela est représenté à la figure 8, l'insert 12 retrouve une position idéale, correspondant à la position d'équilibre de la prothèse. Comme vu précédemment, dans cette position, la partie de rétention 14 de l'insert 12 est préservée, ce qui permet de limiter les risques de luxation de la hanche équipée de la prothèse. Le débattement angulaire R lors de la phase d'adduction est alors inférieur à celui de la phase d'abduction. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce système, décrit ci-dessus à titre d'exemple, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que la tête fémorale peut venir de moulage avec le col de la tige ou que les matériaux de l'insert et de la cupule peuvent être différents.15 When the abduction movement is continued, the posterior face 9 of the neck 5 then comes into contact with the cup 11, as shown in FIG. 7. This position is hereinafter referred to as the maximum abduction position. However, considering that the insert 12 is not completely retained in the cup 11, it remains possible to slightly separate the insert 12 of the cup 11 and increase the movement during the abduction phase. Of course, this additional travel must be minimal to prevent dislocation of the corresponding joint. It is noted that, during the abduction phase, the concave shape of the posterior face 9 of the neck makes it possible to delay the contact between the neck 5 and the insert 12 so that, in the event of normal abduction movement , only the femoral head 2 pivots in the insert 12. The position of the insert 12 remains unchanged. On the other hand, in the case where the amplitude of the abduction movement is important, the insert 12 can still pivot in the cup 11. The concave shape also makes it possible to increase the angular deflection a of the prosthesis between the position d balance and the position of maximum abduction. As shown in FIG. 7, during the adduction movement, that is to say when the patient brings his leg closer to the median axis of the body, the anterior face 10 of the neck 5 comes into contact with the insert 20. 11. The insert is thus rotated in the housing of the cup 11, in the counterclockwise direction. The convex zone of the anterior face 10 makes it possible to precipitate the contact 20 between the anterior face 10 of the neck 5 and the insert 12 during the adduction phase. In this way, as shown in FIG. 8, the insert 12 returns to an ideal position, corresponding to the equilibrium position of the prosthesis. As seen above, in this position, the retention portion 14 of the insert 12 is preserved, which limits the risk of luxation of the hip equipped with the prosthesis. The angular deflection R during the adduction phase is then lower than that of the abduction phase. As goes without saying, the invention is not limited to the sole embodiment of this system, described above as an example, but it embraces all variants. Thus, in particular, the femoral head may be molded with the neck of the stem or the materials of the insert and the cup may be different.

Claims

REVENDICATIONS1. Hip prosthesis comprising a cup (11), intended to be fixed in the acetabulum of a patient, delimiting a substantially hemispherical cavity in which is articulated an insert (12) which, having a substantially hemispherical outer shape, delimits a substantially hemispherical cavity in which is mounted in a hinged manner a prosthetic femoral head (2), said prosthetic femoral head (2) being connected to a femoral stem (1) via a neck (5) having an anterior surface (10), intended to come into contact with the insert (12) or the cup (11) during the adduction phase, and a posterior face (9) intended to come into contact with the insert (12) or the cup (11) during the abduction phase, characterized in that the anterior face (10) has a convex contact zone.

2. hip prosthesis according to claim 1, characterized in that the posterior face (9) has a concave contact zone disposed opposite the convex contact zone of the anterior face (10).

3. Hip prosthesis according to claim 1, characterized in that the neck (5) has a frustoconical free end (6), fitted in a housing (7) of complementary shape to that of the prosthetic head (2).

4. hip prosthesis according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angular deflection (a) between the equilibrium position of said prosthesis, wherein the femoral stem (1) extends substantially vertically, and the position of maximum abduction, in which the contact zone of the posterior face (9) comes into contact with the cup (11), is greater than the angular displacement (R) between said equilibrium position and the position of the maximum adduction, in which the contact area of the anterior face (10) comes into contact with the cup (11).

5. hip prosthesis according to one of claims 1 to 4, characterized in that the insert (12) is made of polyethylene, the cup (11) being made of metal.