FR3013599A1 - Compensateur universel de la matiere osseuse destine a la chirurgie orthopedique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'association de deux matériaux ou des deux matières qui, une fois associées, sont utilisés en chirurgie orthopédique. L'ensemble représente un compensateur universel dont la matière intérieur (2) est une céramique d'alumine entièrement recouverte d'hydroxyapatite (3). L'ensemble est compact et sa forme adaptée au lieu d'implantation.
Description
COMPENSATEUR UNIVERSEL DE LA MATIERE OSSEUSE DESTINE A LA CHIRURGIE ORTHOPEDIQUE La présente invention a pour objet l'association d'une céramique d'alumine obtenue à partie d'une poudre d'oxyde d'aluminium transformée en barbotine imprégnant un support alvéolé dont la porosité disparaissant lors de la cuisson et laissant un support dont la porosité favorise l'adhérence de l'hydroxyapatite de formule Ca5(PO4)3(OH) usuellement écrite Caio(PO4)6(OH)2 afin d'obtenir un compensateur de la matière osseuse dont les différentes formes sont adaptées aux lieux d'implantation. La céramique d'alumine est un matériau stable et chimiquement inerte d'une très grande pureté et de haute densité résistant à la corrosion in vivo. La céramique d'alumine est un matériau biologiquement inerte qui provoque une réponse tissulaire très pauvre. L'alumine est un matériau très dur beaucoup plus rigide que la matière osseuse. La céramique, à base d'alumine A1203, est avantageusement poreuse. Cette céramique alumine est connue en soi mais elle peut être utilisée dopée par certains autres matériaux type Zircone.
La porosité (ouverte et interconnectée) de cette céramique peut notamment être comprise entre 40 et 80%, de préférence entre 60 et 70%, avantageusement environ 65% La taille des pores est typiquement de 200 à 600 pm, de préférence 400 ilm.
La porosité/taille des pores est mesurée par porosimétrie mercure. La porosité est définie par la différence entre le volume occupé par les pores sur le volume total, le volume total étant la somme du volume des pores et de l'alumine. La masse d'alumine étant définie par le volume et la masse volumique, en pesant l'échantillon et en connaissant son volume total, on peut déterminer par différence le volume de pores et donc la porosité (ouverte). La taille de la matrice céramique est variable et peut aller de quelques millimètres à plusieurs centimètres voire dizaines de centimètres ; le volume peut être compris entre 1 et 250 cm3. La résistance mécanique à la compression est avantageusement comprise entre 20 et 60MPa, avantageusement supérieure à 40MPa. On peut utiliser généralement tout procédé connu de préparation d'alumine poreuse. On peut notamment utiliser un procédé comprenant les étapes suivantes : - (A) fourniture d'un matériau porogène (type mousse, par exemple mousse polyuréthane, servant à régler notamment la porosité et la taille des pores) et imprégnation du matériau porogène par une suspension de particules céramiques alumine (barbotine d'alumine) éventuellement en mélange avec divers additifs organiques tels que liants, plastifiants et dispersants ; - (B) séchage en étuve ; - (C) traitement thermique à basse température (inférieure à 700°C) pour éliminer la mousse et des constituants organiques de la suspension ; puis - (D) frittage à une température supérieure à 1500°C. On peut utiliser avantageusement le procédé décrit dans la demande de brevet FR2823674.
Notamment, on peut préparer la matrice céramique de l'invention en mettant en oeuvre le procédé qui y est décrit. Dans le mode de réalisation préféré, après la mise en oeuvre des deux premières phases telles que décrites ci-dessus (phases A, B), la pièce céramique poreuse est pré-frittée à une température supérieure à 1200°C, ce qui lui confère une cohésion supérieure (phase C'). Le cycle se poursuit par un nouveau trempage de la pièce dans une autre suspension de particules céramiques (phase E). La viscosité de cette suspension concentrée est contrôlée grâce à divers auxiliaires organiques (liants, plastifiants, dispersants), pour être adaptée à une imprégnation homogène de la pièce poreuse préfrittée. Après un nouveau séchage en étuve (phase B') et pyrolyse des auxiliaires organiques de la suspension (phase C), la pièce céramique est enfin frittée à une température supérieure à 1600°C suivant un cycle adapté (phase D').
Ce procédé de sur-imprégnation renforce les propriétés mécaniques de la céramique frittée et multiplie sa résistance par un coefficient 2, notamment la contrainte à la rupture en compression. Une telle céramique est disponible chez le déposant, sous la référence Ceramil®.
On peut donner la forme souhaitée à la matrice par un usinage ou par une conformation directement lors du frittage. La présente invention et caractérisée en ce que la céramique d'alumine est recouverte d'hydroxyapatite, de préférence sur toutes les faces en contact avec la matière osseuse et ne peut ainsi que favoriser le développement de celle-ci. L'hydroxyapatite est la principale composante minérale de l'os et celle-ci utilisée en revêtement sur la céramique d'alumine permet à cette association d'être utilisée comme substance de remplissage dans les espaces où la matière osseuse manque. Le revêtement en hydroyapatite permet également une croissance relativement rapide de la matière osseuse d'une parte, d'autre part, de retrouver la force mécanique initiale. L'hydroxyapatite est déposée sur le compensateur universel notamment par pulvérisation plasma. L'hydroxyapatite a été récemment utilisé comme substitut osseux dans des applications de chirurgie orthopédique et dentaire, en raison de son excellente biocompatibilité. L'hydroxyapatite peut être appliquée sur la surface du substrat en alumine par ce même procédé, de sorte à surmonter les mauvaises propriétés mécaniques de l'hydroxyapatite et la biocompatibilité de l'alumine. La projection ou pulvérisation plasma est une technique couramment utilisée pour le revêtement de minéral sur des implants métalliques pour des applications biomédicales. Le matériau en poudre émulsionné dans un gaz support est injecté dans la flamme plasma. Les particules sont accélérées, fusionnées puis projetées sur la surface du substrat sablé afin d'améliorer 301 3 5 9 9 4 son accrochage ; elles se solidifient créant ainsi un dépôt de structure lamellaire. Dans le cas de la projection plasma, le gaz support est introduit dans la torche où il est dissocié et ionisé dans un arc électrique créé entre une cathode et une anode pour former le plasma. Un mélange Argon- 5 Hydrogène permet ainsi d'obtenir des températures pouvant dépasser 10 000°C avec des gradients de température importants (+ de 1000°C/mm) et des vitesses voisines de 600 m/s. Ce sont la grande vitesse de projection (par exemple 40 m.s-1) et la fusion partielle des particules qui assurent une très bonne adhérence entre le premier dépôt et le substrat. Cette projection 1 0 plasma est réalisée à pression atmosphérique ou sous vide. Cette projection permet de déposer sur les surfaces en contact avec la partie osseuse une épaisseur d'hydroxyapatite de 30 à 500 pm, avantageusement 50 à 300 pm, de préférence 200 pm. Selon l'intervention, le chirurgien choisira la forme du compensateur 15 adaptée à l'indication et utilisera un instrument de pose spécifique à l'application de ce compensateur. L'invention a donc pour objet un compensateur universel destiné à la chirurgie orthopédique composé de deux matières céramique d'alumine et d'hydroxyapatite compact et de formes variables, et notamment un 20 compensateur universel de la matière osseuse destiné à la chirurgie orthopédique composé de deux matières, une matière intérieure en céramique d'alumine et un revêtement en hydroxyapatite, l'ensemble étant compact et de formes adaptées au lieu d'implantation. Selon un mode de réalisation, la céramique d'alumine a une porosité 25 permettant la parfaite adhérence de l'hydroxyapatite sur toutes les surfaces en contact avec la matière osseuse. Selon un mode de réalisation, le revêtement est sur toutes les faces du compensateur universel en contact avec la matière osseuse. Selon un mode de réalisation, la céramique alumine présente une 30 porosité en volume de 45 à 75%, une taille de pores de 200 à 600pm, la céramique étant obtenue par imprégnation d'une mousse, préfrittage à une température supérieure à 1200°C, surimprégnation par une barbotine, et frittage à une température supérieure à 1600°C.
Selon un mode de réalisation, l'hydroxyapatite est déposée par une pulvérisation par plasma. Les différentes formes dudit compensateur sont adaptées aux lieux d'implantation. Le revêtement d'hydroxyapatite permet également une croissance relativement rapide en la matière osseuse. Dans la présente description, les dessins annexés ne donnent qu'un ordre d'idée des possibilités car absolument toutes les formes peuvent être envisagées : - La figure 1 représente un compensateur (1) de forme trapézoïdale dont la matière (2) intérieure est en céramique d'alumine recouverte en surface d'hydroxyapatite (3) et ce sur toutes ses faces. - La figure 2 représente un compensateur (1) de forme cylindrique dont la matière (2) intérieure est en céramique d'alumine recouverte en surface d'hydroxyapatite (3) et ce sur toutes ses faces. - La figure 3 représente un compensateur (1) de forme hexagonale dont la matière (2) intérieure est en céramique d'alumine recouverte en surface d'hydroxyapatite (3) et ce sur toutes ses faces. - La figure 4 représente un compensateur (1) de forme cubique dont la matière (2) intérieure est en céramique d'alumine recouverte en surface d'hydroxyapatite (3) et ce sur toutes ses faces. - La figure 5 représente un compensateur (1) de forme triangulaire dont la matière (2) intérieure est en céramique d'alumine recouverte en surface d'hydroxyapatite (3) et ce sur toutes ses faces. - La figure 6 représente un compensateur universel (1) positionné entre deux parties osseuses (4,5) en contact avec les surfaces (6,7) recouvertes d'hydroxyapatite du dit compensateur. - La figure 7 représente en coupe un compensateur universel (1) avec, en aparté le détail de la porosité de la céramique d'alumine (2).30
Claims (5)
- REVENDICATIONS1. Compensateur universel (1) de la matière osseuse destiné à la chirurgie orthopédique composé de deux matières (2,3), une matière intérieure en céramique d'alumine (2) et un revêtement en hydroxyapatite (3), l'ensemble étant compact et de formes adaptées au lieu d'implantation.
- 2. Compensateur universel (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la céramique d'alumine (2) a une porosité permettant la parfaite adhérence de l'hydroxyapatite (3) sur toutes les surfaces en contact avec la matière osseuse.
- 3. Compensateur universel (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le revêtement est sur toutes les faces du compensateur universel en contact avec la matière osseuse.
- 4. Compensateur universel (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la céramique alumine présente une porosité en volume de 45 à 75%, une taille de pores de 200 à 600pm, la céramique étant obtenue par imprégnation d'une mousse, préfrittage à une température supérieure à 1200°C, surimprégnation par une barbotine, et frittage à une température supérieure à 1600°C.
- 5. Compensateur universel (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'hydroxyapatite est déposée par une pulvérisation par plasma.30
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