FR2975001A1 - Implant cotyloidien - Google Patents

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Abstract

Cet implant cotyloïdien (2) monobloc comprend une cupule (3) de forme sensiblement hémisphérique destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, la cupule (3) délimitant une cavité (4) sensiblement hémisphérique dans laquelle est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique. La cupule (3) est réalisée en matière plastique et comprend des moyens d'ancrage osseux (6) ménagés sur sa surface extérieure. Sensiblement la totalité de la surface extérieure de la cupule destinée à être en contact avec l'os iliaque est revêtue d'un premier revêtement à base d'au moins un métal ostéo-conducteur.

Description

La présente invention concerne un implant cotyloïdien. Le traitement des hanches arthrosiques ou le traitement des fractures du col du fémur peut être réalisé en utilisant divers implants prothétiques, notamment des implants cotyloïdiens.
Les chirurgiens disposent de différents types d'implants cotyloïdiens adaptés selon l'anatomie et la qualité osseuse du fémur ou de l'os iliaque du patient à traiter. Il existe notamment des implants cotyloïdiens dits «à fixation cimentée » et des implants cotyloïdiens dits « à fixation biologique » ou « à 10 fixation sans ciment ». Les implants cotyloïdiens « à fixation cimentée » comportent, de façon connue, une cupule hémisphérique monobloc destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne et délimitant une cavité intérieure destinée à recevoir une tête fémorale prothétique. De préférence, la cupule est réalisée en 15 polyéthylène à très haut poids moléculaire. La fixation de la cupule d'un tel implant cotyloïdien dans la cavité cotyloïdienne est assurée par l'intermédiaire d'un ciment orthopédique, généralement à base de polyméthacrylate de méthyle. Un premier inconvénient d'un tel type d'implant cotyloïdien réside 20 dans le fait que le ciment orthopédique utilisé peut engendrer des réactions allergiques chez certains patients, notamment lors de la polymérisation de ce dernier qui provoque l'émission de vapeurs de méthacrylate de méthyle. Un deuxième inconvénient d'un tel type d'implant cotyloïdien réside dans le fait qu'il est nécessaire d'appliquer une couche uniforme de ciment afin 25 d'assurer une fixation satisfaisante de la cupule. Un troisième inconvénient d'un tel type d'implant cotyloïdien réside dans le fait les propriétés mécaniques du ciment peuvent être altérées dans le temps. Il en résulte que le ciment peut générer des particules d'usure susceptibles de migrer vers les surfaces articulaires. 30 Un quatrième inconvénient d'un tel type d'implant cotyloïdien réside en ce que le temps de polymérisation du ciment allonge le temps opératoire. Les implants cotyloïdiens « à fixation biologique » comportent, de façon connue, une cupule hémisphérique métallique destinée à être fixée par impaction dans une cavité cotyloïdienne et délimitant une cavité intérieure dans 35 laquelle est destiné à être monté un insert. Cet insert délimite lui-même une cavité hémisphérique dans laquelle est destinée être articulée une tête fémorale prothétique. De tels implants cotyloïdiens ne nécessitent pas l'utilisation d'un ciment orthopédique et n'engendrent de ce fait pas les inconvénients évoqués 5 ci-dessus. Selon le type d'implant utilisé, l'insert peut être réalisé en polyéthylène à très haut poids moléculaire, en céramique ou en alliage métallique tel qu'un alliage de chrome-cobalt. Ainsi, en fonction notamment de l'espérance de vie du patient et de ses antécédents médicaux, le chirurgien 10 peut sélectionner le type d'insert le mieux adapté au patient. Afin d'améliorer la fixation de la cupule dans la cavité cotyloïdienne, la surface extérieure de la cupule est généralement rugueuse et présente avantageusement un revêtement de phosphate de calcium. Un premier inconvénient d'un tel type d'implant cotyloïdien réside 15 d'une part en ce que la cupule métallique doit présenter une épaisseur minimale afin de supporter les forces de serrage subies par cette dernière lors de son impaction dans l'os iliaque, et d'autre part en ce que l'insert monté dans la cavité délimitée par la cupule doit également présenter une épaisseur minimale afin de supporter les forces subies par ce dernier du fait de 20 l'articulation de la tête fémorale prothétique dans celui-ci. Il en résulte qu'il n'est possible d'utiliser des têtes fémorales prothétiques de grand diamètre avec les implants cotyloïdiens « à fixation biologique » de l'art antérieur que lorsque le diamètre de la cavité hémisphérique osseuse devant recevoir l'implant est supérieur ou égal à 54 mm, ce qui ne se réalise que pour un patient sur deux. 25 Ainsi, les risques de luxation d'une prothèse de hanche équipée d'un tel implant cotyloïdien sont élevés. Un deuxième inconvénient d'un tel type d'implant cotyloïdien réside dans le fait que son prix de revient est supérieur à celui des implants cotyloïdiens à fixation cimentée en raison de la nécessité d'usiner des surfaces 30 de précision afin d'assurer une fixation satisfaisante de l'insert dans la cupule métallique. Un troisième inconvénient réside dans le fait que le frottement à l'interface de la concavité de la cupule métallique et de la face externe de l'insert génère des particules d'usure qui augmentent les réactions d'ostéolyse. 35 La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir un implant cotyloïdien à fixation biologique qui soit de structure simple et économique, tout en évitant les risques de luxation d'une prothèse de hanche équipée d'un tel implant cotyloïdien.
A cet effet, la présente invention concerne un implant cotyloïdien monobloc comprenant une cupule de forme sensiblement hémisphérique destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, la cupule délimitant une cavité sensiblement hémisphérique dans laquelle est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, caractérisé en ce que la cupule est réalisée en matière plastique et comprend des moyens d'ancrage osseux ménagés sur sa surface extérieure, et en ce que sensiblement la totalité de la surface extérieure de la cupule destinée à être en contact avec l'os iliaque est revêtue d'un premier revêtement à base d'au moins un métal ostéo-conducteur. Il convient de noter que la fixation primaire de l'implant cotyloïdien selon l'invention dans une cavité cotyloïdienne est réalisée par l'intermédiaire des moyens d'ancrage osseux et que la fixation secondaire de cet implant est réalisée par l'intermédiaire du premier revêtement à base d'un métal ostéoconducteur. Le dépôt d'un revêtement à base d'un métal ostéo-conducteur sur la surface extérieure de la cupule permet l'obtention d'une surface ostéoconductrice de très faible épaisseur, ce qui autorise la réalisation d'une cavité intérieure sensiblement hémisphérique de dimension importante, tout en conservant une épaisseur suffisante pour assurer une résistance mécanique satisfaisante à la cupule. Il en résulte la possibilité d'utiliser une tête fémorale prothétique de plus grand diamètre, ce qui diminue les risques de luxation d'une prothèse de hanche équipée d'un implant cotyloïdien selon l'invention. De plus, le fait que la cupule soit réalisée en matière plastique permet de diminuer de manière importante les coûts de fabrication de la cupule, et donc de l'implant cotyloïdien.
De préférence, le premier revêtement est peu ou pas poreux. Le premier revêtement présente une épaisseur préférentiellement sensiblement constante, et avantageusement comprise entre environ 10 et 50 microns, et de préférence sensiblement égale à 30 microns. Le fait que le premier revêtement présente une épaisseur sensiblement constante assure la conservation de la rugosité de surface de la cupule qui est un gage de bonne fixation biologique.
Le premier revêtement est par exemple un revêtement de titane pur à plus de 99,5% ou d'au moins un alliage de titane, tel que le titane TA6V, TA6Nb ou TiN. De façon avantageuse, le premier revêtement est revêtu d'un deuxième revêtement favorisant la repousse osseuse, le deuxième revêtement étant de préférence un revêtement de phosphate de calcium, tel que l'hydroxyapatite et le phosphate tricalcique. Le fait que la cupule soit revêtue d'un revêtement de phosphate de calcium permet d'accélérer la fixation biologique de la cupule et de créer rapidement un barrage à la migration d'éventuelles particules d'usure de la cupule. De façon préférentielle, le deuxième revêtement présente une épaisseur comprise entre environ 20 et 80 microns, et de préférence comprise entre environ 50 et 60 microns. Selon une alternative de l'invention, le premier revêtement est revêtu d'un revêtement de bioverre ostéoconducteur, le revêtement de bioverre ostéoconducteur présentant avantageusement une épaisseur comprise entre 2 et 8 microns, et de préférence d'environ 5 microns. Le revêtement de bioverre ostéoconducteur présente de préférence une bioactivité basée sur quatre oxydes : 45% de SiO2, 24,5% de Na2O, 24,5% de CaO et 6% de P2O5.
Avantageusement, la surface extérieure de la cupule destinée à être en contact avec l'os iliaque présente une rugosité de surface Ra d'au moins 10 microns. Selon une premier mode de réalisation, la rugosité est comprise entre environ 10 et 20 microns, et selon un deuxième mode de réalisation la rugosité est supérieure à 50 microns.
De façon avantageuse, le rayon extérieur de la cupule augmente progressivement du pôle de la cupule en direction de la zone équatoriale de cette dernière, l'augmentation de rayon étant de préférence d'environ un trentième du rayon au pôle. Les moyens d'ancrage osseux sont de préférence ménagés à proximité de la zone équatoriale de la cupule. Les moyens d'ancrage osseux s'étendent préférentiellement sur environ un cinquième du diamètre de la cupule, et sont par exemple réalisés par usinage ou moulage. De préférence, la cupule est réalisée en polyéthylène réticulé ou non réticulé, et de préférence en polyéthylène à très haut poids moléculaire réticulé ou non réticulé. La cupule pourrait également être réalisée en polycarbonate ou en un polycarbonate uréthane.
Le premier revêtement peut être un revêtement multicouche comprenant au moins un alliage de titane ou du titane pur à plus de 99,5%. Par exemple, le premier revêtement pourrait être constitué d'une première couche de TiN, d'une deuxième couche de TA6V, et d'une troisième couche de titane pure. Avantageusement, les première, deuxième et troisième couches présentent chacune une épaisseur d'environ 10 microns. 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 cet implant cotyloïdien.
L'unique figure est une vue partiellement en coupe d'un implant cotyloïdien selon l'invention. L'unique figure représente un implant cotyloïdien 2 à fixation biologique comprenant une cupule 3 de forme sensiblement hémisphérique destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne. La cupule 3 est réalisée en matière plastique. De préférence, la cupule 3 est réalisée en polyéthylène réticulé ou non réticulé, en polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMWPE) réticulé ou non réticulé, en polycarbonate, en un polycarbonate uréthane, ou en toute autre matière plastique adaptée pour constituée une surface de frottement d'une prothèse de hanche.
La cupule 3 délimite une cavité intérieure 4 sensiblement hémisphérique dans laquelle est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique. Avantageusement, la cavité intérieure 4 est prolongée en direction de l'ouverture de la cupule 3 par une portion tronconique 5 divergente.
Pour améliorer la fixation de la cupule 3 dans la cavité cotyloïdienne, la cupule 3 comprend des aspérités d'ancrage 6 ménagées sur sa surface extérieure à proximité de son équateur, les aspérités d'ancrage 6 étant formées par une pluralité de crans circulaires. La surface extérieure de la cupule 3 destinée à être en contact avec l'os iliaque présente par exemple une rugosité de surface Ra de l'ordre de 10 microns, et est recouverte d'un premier revêtement comprenant du titane et d'un second revêtement de phosphate de calcium, tel que de l'hydroxyapatite, disposé sur le premier revêtement. Le premier revêtement présente une épaisseur constante comprise 35 entre environ 10 et 50 microns, et de préférence sensiblement égale à 30 microns. Le premier revêtement est avantageusement un revêtement de titane pur ou d'un alliage de titane, tel que le titane TA6V ou TA6Nb. Le deuxième revêtement de phosphate de calcium présente avantageusement une épaisseur comprise entre environ 20 et 80 microns, et 5 de préférence comprise entre environ 50 et 60 microns Avantageusement, le rayon extérieure de l'implant cotyloïdien 2 augmente progressivement du pôle 3a de la cupule en direction de la zone équatoriale 3b de cette dernière, l'augmentation de rayon étant d'environ un trentième du rayon au pôle. 10 Le procédé de fabrication de l'implant cotyloïdien va maintenant être décrit. Le procédé de fabrication de l'implant cotyloïdien 2 selon l'invention comprend les étapes suivantes consistant à : - prévoir une cupule 3, 15 - réaliser un traitement de surface de la surface extérieure de la cupule 3 de manière à obtenir une rugosité de surface de l'ordre de 10 à 20 microns sur la surface extérieure de la cupule 3, - revêtir la surface extérieure de la cupule d'un premier revêtement par projection plasma à froid de billes de titane ou d'alliage de titane, de 20 manière à conserver la rugosité de surface de la cupule, - laver l'implant cotyloïdien 2 dans un bain aqueux agité par des ultrasons, - revêtir le premier revêtement d'un deuxième revêtement d'hydroxyapatite, 25 - stériliser l'implant cotyloïdien 2 par traitement aux rayons gamma ou bêta ou par traitement à l'oxyde d'éthylène. L'étape de traitement de surface est de préférence réalisée par sablage, corindonnage, microbillage à l'aide de billes de verre, cryosablage ou par usinage. 30 L'étape de revêtement par projection plasma consiste avantageusement à déposer des particules de titane ou d'alliage de titane présentant un diamètre compris entre 20 et 50 microns. De préférence, durant l'étape de projection plasma à froid, une projection continue d'air refroidi aux environs de 0°C est dirigée dans la cavité 35 intérieure délimitée par la cupule afin de limiter à 115°C la température de la pièce traitée.
L'étape consistant à revêtir le premier revêtement d'un deuxième revêtement peut être réalisée par exemple par plasma chaud (à l'aide d'une torche plasma) sous atmosphère contrôlée ou par dépôt électrolytique. Les différentes étapes de fabrication de l'implant sont réalisées de préférence sous atmosphère de gaz neutre, avantageusement l'azote, afin d'éviter l'oxydation du matériau constituant la cupule. Selon une variante de mise en oeuvre du procédé de fabrication, l'étape de revêtement de la surface extérieure de la cupule avec un premier revêtement consiste en un sertissage à température comprise entre 120 et 160°C et à pression comprise entre 20 et 50 MPa de particules de titane ou d'alliage de titane (par exemple de type TA6V) présentant un diamètre compris entre 20 et 50 microns. Ces billes présentent avantageusement une porosité dont la taille des pores est comprise entre 5 à 10 microns. Selon une autre variante de mise en oeuvre du procédé de fabrication, l'étape de revêtement de la surface extérieure de la cupule avec un premier revêtement consiste en un dépôt physique en phase vapeur (PVD) d'un revêtement mono ou multicouche à base d'au moins un métal ostéoconducteur. Si le premier revêtement doit être multicouche, alors les séquences de l'étape de dépôt physique en phase vapeur seront séparées d'un temps suffisant pour limiter la température de la cupule à moins de 150°C. Cette limite en température est déterminée pour éviter de modifier la répartition entre phase cristalline et phase amorphe du UHMWPE qui restera ainsi entre 60 et 70%. Par exemple, l'étape de dépôt physique en phase vapeur peut consister en le dépôt d'une première couche de TiN, d'une deuxième couche de TA6V, et d'une troisième couche de titane pure. Avantageusement, les première, deuxième et troisième couches présentent chacune une épaisseur d'environ 10 microns. L'étape de dépôt physique en phase vapeur est avantageusement réalisée sous vide très poussé afin d'éviter l'oxydation du UHMWPE. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet implant cotyloïdien, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. Cet ainsi notamment que le premier revêtement pourrait être un revêtement de tantale, de tungstène ou d'un alliage de tantale ou de tungstène.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Implant cotyloïdien (2) monobloc comprenant une cupule (3) de forme sensiblement hémisphérique destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, la cupule (3) délimitant une cavité (4) sensiblement hémisphérique dans laquelle est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, caractérisé en ce que la cupule (3) est réalisée en matière plastique et comprend des moyens d'ancrage osseux (6) ménagés sur sa surface extérieure, et en ce que sensiblement la totalité de la surface extérieure de la cupule destinée à être en contact avec l'os iliaque est revêtue d'un premier revêtement à base d'au moins un métal ostéo-conducteur.
  2. 2. Implant cotyloïdien selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier revêtement présente une épaisseur comprise entre environ 10 15 et 50 microns, et de préférence sensiblement égale à 30 microns.
  3. 3. Implant cotyloïdien selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier revêtement présente une épaisseur sensiblement constante. 20
  4. 4. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier revêtement est revêtu d'un deuxième revêtement favorisant la repousse osseuse, le deuxième revêtement étant de préférence un revêtement de phosphate de calcium, tel que l'hydroxyapatite et le phosphate tricalcique. 25
  5. 5. Implant cotyloïdien selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième revêtement présente une épaisseur comprise entre environ 20 et 80 microns, et de préférence comprise entre environ 50 et 60 microns. 30
  6. 6. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier revêtement est revêtu d'un revêtement de bioverre ostéoconducteur, le revêtement de bioverre ostéoconducteur présentant avantageusement une épaisseur comprise entre 2 et 8 microns, et de préférence d'environ 5 microns. 35
  7. 7. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface extérieure de la cupule (3) destinée à être en contact avec l'os iliaque présente une rugosité de surface Ra d'au moins 10 microns.
  8. 8. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rayon extérieur de la cupule (3) augmente progressivement du pôle (3a) de la cupule en direction de la zone équatoriale (3b) de cette dernière, l'augmentation de rayon étant de préférence d'environ un trentième du rayon au pôle.
  9. 9. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cupule (3) est réalisée en polyéthylène réticulé ou non réticulé, et de préférence en polyéthylène à très haut poids moléculaire réticulé ou non réticulé.
  10. 10. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'ancrage osseux sont ménagés à proximité de la zone équatoriale (3b) de la cupule.
  11. 11. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le premier revêtement est un revêtement de titane pur à plus de 99,5% ou d'au moins un alliage de titane, tel que le titane TA6V, TA6Nb ou TiN.
  12. 12. Implant cotyloïdien selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le premier revêtement est un revêtement multicouche comprenant au moins un alliage de titane ou du titane pur à plus de 99,5%. 25
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