FR3119750A1 - Dispositif de guide de coupe pour la découpe de l’extrémité distale de l’os du fémur préalablement à la pose d’une prothèse totale de genou, et méthode de fabrication d’au moins une partie dudit dispositif - Google Patents
Dispositif de guide de coupe pour la découpe de l’extrémité distale de l’os du fémur préalablement à la pose d’une prothèse totale de genou, et méthode de fabrication d’au moins une partie dudit dispositif Download PDFInfo
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Abstract
Dispositif de guide de coupe pour la découpe de l’extrémité distale de l’os du fémur préalablement à la pose d’une prothèse de genou et méthode de fabrication d’au moins une partie dudit dispositif L’invention concerne un dispositif de guide de coupe (1) de l’extrémité distale (21) du fémur (2), ledit dispositif (1) comportant une première (3) et une seconde pièce (4) assemblables pour définir un plan de coupe de ladite extrémité (21). Ladite seconde pièce comporte une fente de passage (5) d’une lame et des moyens de coopération avec ladite première pièce, qui comprend une platine (8), constituant une surface d’appui tangente aux condyles fémoraux, munie d’un plot (9) de guidage d’une pointe, ladite première pièce comportant des moyens de solidarisation (14) de la seconde (4) à la première (3) en sorte que les pièces soient dans des plans perpendiculaires et que la fente soit orientée perpendiculairement à l’axe mécanique fémoral KH. Fig. 3
Description
La présente invention concerne le domaine général de la pose de prothèses orthopédiques au niveau du genou, également désignée sous les termes d’arthroplastie totale du genou.
L’invention concerne, plus particulièrement, un instrument de guidage d’une coupe fémorale distale, cette coupe étant effectuée préalablement à la pose d’une prothèse, ladite coupe étant spécifiquement adaptée aux patients, et basée sur des radiographies standards.
L’invention concerne également une méthode permettant de fabriquer ledit instrument de guidage en utilisant uniquement des radiographies standard en deux dimensions.
Une arthroplastie du genou consiste en une opération chirurgicale visant à remplacer, soit partiellement (arthroplastie partielle), soit totalement (arthroplastie totale), les surfaces articulaires endommagées du genou.
Une telle opération chirurgicale est généralement indiquée en cas d’arthrose du genou, qui aboutit à une dégénérescence du cartilage présent au niveau dudit genou. L’arthrose engendre des douleurs importantes et, lorsque les traitements médicamenteux ne font plus effet, la pose d’une prothèse partielle ou totale devient nécessaire.
De manière schématique et simplifiée, une prothèse complète de genou est traditionnellement constituée par une pluralité de pièces.
D’une part, une telle prothèse comporte deux implants métalliques, notamment en alliage CrCo. Le premier implant métallique consiste en une prothèse tibiale, positionnée au niveau de l’extrémité supérieure du tibia, et le second implant consiste en une prothèse fémorale, positionnée au niveau de l’extrémité inférieure du fémur.
Une partie intermédiaire sépare les deux implants métalliques évoqués précédemment, et consiste en un insert en plastique, notamment en polyéthylène, qui s’articule entre le fémur et le tibia, permettant le bon coulissement de la prothèse.
Les deux implants métalliques doivent être posés au niveau fémoral et tibial en sorte d’avoir un axe de 180°, et donc un alignement entre l’axe mécanique du fémur et l’axe mécanique du tibia.
A cet effet, on réalise, au moment de la pose de la prothèse, une coupe tibiale proximale, également appelée résection, et une coupe fémorale distale donnant un genou équilibré en extension, avec ou sans libération ligamentaire.
Ensuite, les coupes fémorales antéropostérieures sont réalisées en tenant compte de la rotation fémorale. La préparation rotulienne est ensuite effectuée et, finalement, la préparation tibiale.
Ainsi, la découpe fémorale consiste plus particulièrement à réaliser cinq coupes correspondant aux cinq faces que comporte le profil concave de la pièce de prothèse fémorale.
L’une de ces cinq coupes, dite « coupe distale fémorale », doit être absolument perpendiculaire à l’axe mécanique de la jambe en extension, selon un angle de 180° (plus ou moins 3°), par rapport à une droite hanche-genou-cheville (HKA pour « Hip-Knee-Ankle »).
A défaut, une déviation importante du membre augmente les risques d’usure prématurée de la pièce de prothèse intermédiaire en polyéthylène, et peut être source de douleurs pour le patient.
Par conséquent, la planification des coupes osseuses est une étape cruciale. En effet, l’orientation des plans de coupe doit être optimale pour obtenir une articulation normo-axée, stable et mobile.
De manière classique, cette planification est effectuée sur la base de radiographies standard codifiées, effectuées en préopératoire, cette planification étant associée à une instrumentation de pose conventionnelle mécanique.
Cette instrumentation utilisée pendant l’intervention est composée notamment d’une visée centromédullaire, se présentant essentiellement sous la forme d’une tige, que l’on insère dans le canal médullaire du fémur, afin d’orienter la coupe distale fémorale. Un guide de coupe est fixé temporairement à l’extrémité de la visée centromédullaire, afin de reporter l’angle de coupe qui a été mesuré préalablement par les radiographies.
On connait ainsi, du brevet européen EP 0 315 338, un instrument chirurgical adapté à une utilisation dans une arthroplastie totale du genou.
Un tel instrument comprend une tige conçue pour être insérée dans le canal médullaire d’un os qui doit être coupé, notamment le fémur, et un moyen de blocage de ladite tige selon une position souhaitée, à l’intérieur de l’os. Un moyen de guidage pour positionner un dispositif de mise en œuvre de coupe de l’os en une position souhaitée et un moyen pour bloquer ledit moyen de guidage par rapport à la tige sont également prévus.
Dans cet instrument, le moyen de guidage peut coopérer avec la tige pour supporter le dispositif de coupe de l’os pour permettre une rotation libre du moyen de guidage et du dispositif de mise en œuvre de coupe autour de l’axe longitudinal de la tige.
Cela étant, cette technique, basée sur l’utilisation d’un instrument à insérer dans le canal d’un os, bien que très développée pour la découpe du fémur en vue de la pose d’une prothèse de genou, est particulièrement invasive. Par conséquent, une telle technique ne convient pas à tous les patients.
En particulier, une telle tige à visée centromédullaire ne peut être utilisée dans le cas de chirurgie du genou à effectuer sur un patient déjà porteur d’une prothèse de hanche avec une tige fémorale longue, ou bien encore de clous orthopédiques, mais aussi en cas de fémur très courbe.
Actuellement, il existe certaines alternatives à l’utilisation d’ancillaires mécaniques de type visée centromédullaire telle que mentionnée ci-dessus.
La première de ces alternatives est la navigation assistée par ordinateur, avec ou sans imagerie, qui permet de déterminer les différents paramètres d’axe du membre inférieur, et ce grâce à un système de localisation optique.
Dans le cas de la navigation assistée sans imagerie, des capteurs sont placés sur le tibia et sur le fémur, afin de créer une référence. Un palpeur permet ensuite de localiser, dans l’espace, des repères osseux, ce qui aboutit à une acquisition de la morphologie fémorale et tibiale.
Des guides de coupes peuvent alors être positionnés.
La navigation assistée par ordinateur permet avantageusement un contrôle, tout au long de l’intervention, de l’axe mécanique et de l’orientation des coupes osseuses. Le positionnement des implants de la prothèse est donc amélioré dans les plans frontal et sagittal.
L’inconvénient principal de cette technique réside dans le fait que la durée opératoire est significativement augmentée, en particulier durant la durée d’apprentissage du chirurgien.
En outre, le placement en rotation de la pièce fémorale n’est pas significativement amélioré par rapport à la chirurgie classique, et l’équipement nécessaire à la navigation présente un coût substantiel, s’ajoutant au surcoût déjà engendré du fait de la durée plus longue de l’intervention.
Pour tenter de pallier, au moins en partie, ces inconvénients, on propose, depuis quelques années, des guides de coupe personnalisés qui sont développés à partir de coupes scanner ou d’IRM du patient devant être opéré.
Une telle imagerie permet, à partir d’une pluralité d’image 2D et au moyen d’un logiciel ad hoc, de créer une reproduction virtuelle tridimensionnelle des surfaces osseuses et d’obtenir ainsi un guide de coupe adapté spécifiquement au patient, réalisé par prototypage rapide et fabrication additive.
Le positionnement des implants de la prothèse est ainsi optimisé dans les trois plans de l’espace, notamment en rotation, tout en limitant l’agressivité de l’intervention chirurgicale, l’intégrité du canal intramédullaire fémoral étant préservée.
Cependant, de tels guides de coupe personnalisés doivent nécessairement être réalisés par les fabricants de prothèses, et sont, par conséquent, uniquement adaptés à leurs produits.
En outre, ces guides étant, par définition, personnalisés, ils ne peuvent être réutilisés pour d’autres opérations chirurgicales ; ils sont par conséquent plus onéreux que des ancillaires mécaniques qui peuvent être réutilisés pour plusieurs interventions.
Il convient également d’ajouter au coût de ces guides, le coût relatif à la réalisation de l’imagerie, IRM ou scanner, supérieur à celui d’une radiographie standard, une telle imagerie étant indispensable à l’acquisition de la morphologie osseuse préalablement à la fabrication desdits guides.
En outre, les délais de fabrication de ces guides de coupe personnalisés peuvent être relativement longs, généralement de l’ordre de plusieurs semaines.
Par conséquent, de nombreux chirurgiens orthopédiques continuent à pratiquer des poses de prothèses de genou en mettant en œuvre une instrumentation conventionnelle mécanique, combinant la réalisation de radiographies standard préopératoires avec l’utilisation d’une visée centromédullaire fémorale, et ce malgré les inconvénients d’une telle instrumentation.
La présente invention se veut à même de remédier, au moins en partie, aux inconvénients des dispositifs et méthodes connus dans l’état de la technique pour la réalisation d’une découpe fémorale distale en vue de la pose d’une prothèse de genou.
A cet effet, la présente invention est relative à une instrumentation peu coûteuse, tout en étant adaptée spécifiquement à un patient, plus facile et rapide à mettre en œuvre que les techniques actuelles, et pouvant être réalisée directement en service de chirurgie orthopédie, sans nécessiter obligatoirement l’intervention d’un fabricant externe.
Ainsi, plus particulièrement, la présente invention a pour objet un dispositif de guide de coupe pour la découpe de l’extrémité distale de l’os du fémur préalablement à la pose d’une prothèse de genou, ledit dispositif de guide de coupe comportant une première pièce monobloc et une seconde pièce monobloc assemblables l’une à l’autre pour définir un plan de coupe de ladite extrémité distale du fémur.
Ledit dispositif est caractérisé par le fait que ladite seconde pièce monobloc consiste en un guide lame métallique qui comporte un moyen de passage de la lame d’une scie, au moins deux alésages conçus pour recevoir chacun une broche de fixation et d’immobilisation de ladite seconde pièce monobloc au fémur, et des moyens de coopération avec ladite première pièce monobloc, celle-ci consistant en un moyen de positionnement dudit guide lame et comprenant une platine rectangulaire constituant une surface d’appui tangente T aux condyles fémoraux, ladite platine rectangulaire étant munie, sensiblement en son centre, d’un plot central tubulaire de guidage d’une pointe carrée faisant saillie de la surface de la platine opposée à celle d’appui aux condyles, ladite platine rectangulaire comportant en outre au moins deux alésages conçus pour recevoir chacun une broche de fixation de ladite première pièce monobloc au fémur, ladite première pièce comportant également des moyens de solidarisation de la seconde à la première en sorte, d’une part, que ladite seconde et ladite première soient dans des plans perpendiculaires et, d’autre part, que lesdits moyens de solidarisation soient configurés pour que ledit moyen de passage de lame soit orienté perpendiculairement à l’axe mécanique fémoral KH.
Selon des modes particuliers de réalisation :
- ladite première pièce monobloc est réalisée sur mesure en sorte que le plot central tubulaire de guidage soit coaxial à l’axe diaphysaire fémoral KS ;
- les moyens de solidarisation de la seconde pièce à la première pièce, que comporte ladite première pièce, consistent en un rail faisant saillie de la surface de la platine rectangulaire d’appui aux condyles, ledit rail étant dans un plan perpendiculaire au plan de la platine et étant incliné en sorte de permettre une orientation du moyen de passage de lame perpendiculairement à l’axe mécanique fémoral KH ;
- ledit rail fait partie d’un pied en L inversé surmontant ladite platine rectangulaire, ledit pied en L inversé étant coaxial à l’axe mécanique fémoral KH ;
- ledit rail comprend une pluralité de crans de graduations définissant l’épaisseur de coupe de l’os à réaliser ;
- ledit rail que comporte ladite première pièce coopère par glissement avec une glissière que comporte ladite seconde pièce en sorte que lesdits moyens de solidarisation de ladite seconde pièce à ladite première pièce constituent les moyens de coopération réversibles de ladite seconde à ladite première ledit moyen de passage de la lame d’une scie consiste en une fente.
La présente invention concerne également une méthode de fabrication, sur mesure, d’une première pièce monobloc d’un dispositif de guide de coupe pour la découpe de l’extrémité distale d’un fémur d’un patient, les caractéristiques de ladite pièce ayant été décrites précédemment.
Ladite méthode de fabrication comporte plus particulièrement, au moins, les étapes suivantes :
- On effectue au moins une radiographie dudit fémur au niveau duquel la découpe fémorale distale doit être réalisée, ladite radiographie consistant en une radiographie de face dudit fémur ;
- Sur la base de ladite radiographie effectuée à l’étape précédente, on détermine au moins les données physiologiques suivantes relatives au patient :
- l’angle HKS entre l’axe fémoral diaphysaire anatomique (KS) et l’axe fémoral mécanique (KH),
- l’angle α entre l’axe fémoral diaphysaire (KS) et la tangente ( T ou OSAFD – Orientation Surface Articulaire Fémorale Distale) aux condyles fémoraux (22, 23),
- On détermine, en tenant compte des données physiologiques préalablement déterminées, les plans de ladite première pièce monobloc du dispositif de guide de coupe au moyen d’un logiciel adapté, en sorte que ledit plot forme un angle égal à α avec le plan de la platine rectangulaire de ladite pièce et que ledit rail, positionné dans un plan perpendiculaire au plan de la platine, soit incliné par rapport audit plan de la platine d’un angle égal à α-HKS, en sorte d’être coaxial l’axe mécanique fémoral KH une fois ladite pièce positionnée ;
- On fabrique ladite première pièce monobloc du dispositif de coupe par fabrication additive, notamment par frittage laser, au moyen d’une imprimante 3D.
Dans un exemple de réalisation particulier de la méthode de fabrication d’une première pièce monobloc, on détermine sur la radiographie de face dudit fémur, en plus de l’angle HKS et de l’angle α, au moins la donnée physiologique suivante :
- la distance x correspondant à la distance entre le point le plus proéminent des condyles fémoraux par rapport à l’axe fémoral mécanique (KH).
Tout préférentiellement, dans la méthode de fabrication d’une première pièce monobloc de l’invention, en plus de la radiographie de face dudit fémur, au cours de la première étape de la méthode, on effectue une deuxième radiographie, de profil, dudit fémur, et en ce que, sur la base de ladite radiographie de profil, on détermine au moins les données physiologiques suivantes :
- la hauteur d sur la radiographie de profil du fémur, d correspondant à la distance entre la corticale antérieure et l’axe diaphysaire AD, et
- la distance y, correspondant à la distance entre le point le plus proéminent des condyles fémoraux et l’axe diaphysaire fémoral AD de profil.
De manière avantageuse, on fabrique ladite première pièce monobloc du dispositif de coupe dans un matériau choisi parmi l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène), le PA 12 (Polyamide), le POM (polyoxyméthylène), le PC (polycarbonate), le PEEK (polyéther éther cétone).
D’autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à des modes de réalisation qui ne sont donnés qu’à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs.
La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints en annexe et dans lesquels :
Le but du dispositif de guide de coupe 1 selon la présente invention est de permettre une détermination optimale du plan de coupe de l’extrémité distale 21 d’un os de fémur 2, une telle coupe fémorale distale devant être effectuée, de même que d’autres coupes, préalablement à la pose d’une prothèse chez un patient atteint d’arthrose au niveau du genou.
Les coupes fémorales, de même que les coupes tibiales, ont pour objectif d’encastrer la prothèse dans l’os en respectant au mieux l’anatomie du patient.
Il est nécessaire, pour atteindre cet objectif, que la coupe fémorale distale soit parfaitement orthogonale, autrement dit perpendiculaire, à l’axe mécanique de l’os du fémur, cet axe correspondant à l’axe KH (axe « Knee-Hip ») qui est représenté, notamment sur la partie droite de la des dessins annexés.
En respectant cette prescription de perpendicularité au moment de la coupe fémorale distale, il est envisageable d’assurer un alignement entre l’axe mécanique fémoral et l’axe tibial, soit un angle HKA (« Hip-Knee-Ankle », non représenté sur les figures) égal à 180°.
Il est, par conséquent, essentiel de déterminer au moins l’orientation de l’axe mécanique KH du fémur, et de reporter, de la manière la plus précise possible, cette orientation au niveau d’un dispositif de guide de coupe afin de pouvoir réaliser une coupe perpendiculaire à cet axe mécanique fémoral KH.
En référence aux figures des dessins ci-joints, notamment les figures 2 à 6, et de manière particulièrement avantageuse, il a été choisi, dans le dispositif de guide de coupe 1 conforme à la présente invention, qui comporte deux pièces assemblables l’une à l’autre, de reporter l’orientation au moyen de l’une seulement des deux pièces dudit dispositif 1 du guide de coupe, celle-ci étant alors fabriquée sur mesure en tenant compte des particularités anatomiques osseuses du patient à traiter.
En outre, le report de cette orientation de l’axe mécanique KH fémoral est réalisée, de manière essentielle, en lien avec un plan de référence constitué ici, de manière spécifique à l’invention, par la tangente T (également dénommée OSAFD – « Orientation Surface Articulaire Fémorale Distale ») aux condyles 22, 23 de l’os du fémur 2, ou tangente condylienne T. En effet, sur ces condyles 22, 23, plus particulièrement selon la tangente T à ceux-ci, vient s’appuyer au moins une partie du dispositif de guide de coupe 1 selon l’invention.
La présente invention est, par conséquent relative, selon un premier aspect, à un dispositif de guide de coupe 1 pour la découpe, selon un plan perpendiculaire à l’axe mécanique KH du fémur 2, d’une partie de l’os, et plus spécifiquement de l’extrémité distale 21 du fémur 2.
Le présent dispositif de coupe 1 selon l’invention est constitué, à cet effet, d’une première pièce monobloc 3 et d’une seconde pièce monobloc 4.
Ladite première pièce monobloc 3 et ladite seconde pièce monobloc 4 sont assemblables, l’une à l’autre, en sorte de définir, de manière optimale, le plan de coupe de l’extrémité distale 21 du fémur 22, ce plan de coupe étant nécessairement orthogonal à l’axe mécanique fémoral KH.
Dans le dispositif de guide de coupe 1 conforme à l’invention, la seconde pièce monobloc 4, de préférence une pièce métallique, va constituer l’élément « guide-lame » pour réaliser la coupe fémorale distale en question.
A cet effet, ladite seconde pièce monobloc 4 du dispositif 1 comporte un moyen de passage 5 d’une lame de scie oscillante motorisée.
Un tel moyen de passage 5 se présentant, de préférence, sous la forme d’une fente 5, dont la largeur est adaptée à l’épaisseur de la lame de scie mise en œuvre pour la réalisation de la résection, tandis que sa hauteur est suffisante à garantir le guidage de la lame.
En outre, la seconde pièce 4 comprend, au moins, deux alésages 61, 62, de préférence quatre alésages 61, 62, 63, 64, comme représenté sur les figures 5 et 6 ci-jointes.
Chacun de ces alésages 61, 62, 63, 64 est conçu pour permettre le passage d’une broche de fixation et d’immobilisation de ladite seconde pièce 4 au niveau de l’os du fémur 2.
Sur la des dessins sont représentées deux broches de fixation et d’immobilisation 71, 72 de la seconde pièce 4 au fémur 2, chacune traversant un alésage, respectivement 61, 62, ménagé au niveau de ladite seconde pièce 4.
A noter également que ladite seconde pièce monobloc 4 du dispositif 1 de l’invention comporte des moyens de coopération avec la première pièce monobloc 3, cette dernière constituant alors, plus particulièrement, un moyen de positionnement du guide lame représenté par la seconde pièce 4.
Cette première pièce monobloc 3 comporte, plus spécifiquement, une platine 8, préférentiellement de forme rectangulaire, comme visible sur les figures annexées.
Cette platine 8 va constituer, au moins en partie, une surface d’appui tangente T aux condyles fémoraux 22, 23 pour la première pièce 3 du dispositif 1.
La platine rectangulaire 8 comporte, sensiblement en son centre, un plot central tubulaire 9. Celui-ci permet le guidage d’une pointe carrée, non représentée sur les figures, et ne faisant pas partie du dispositif de guide de coupe 1 de l’invention.
La fonction et l’intérêt de la pointe carrée seront décrits plus en détails ultérieurement dans la présente description.
Pour en revenir à présent au plot central tubulaire de guidage 9, celui-ci fait plus particulièrement saillie de l’une des deux surfaces de la platine rectangulaire 8 de la première pièce monobloc 3, en l’occurrence la surface 82 de la platine qui est opposée à la surface d’appui 81 aux condyles fémoraux 22, 23.
Outre ledit plot central tubulaire de guidage 9, ladite platine rectangulaire 8 est également munie d’au moins deux alésages 10, 11, pour le passage, à l’intérieur de chacun, d’une broche 12, 13 de fixation et d’immobilisation de ladite première pièce monobloc 3 à l’os du fémur 2.
Un tel mode de réalisation est notamment représenté sur la annexée. Cela étant, il ne doit pas être considéré comme étant limitatif de la présente invention. En effet, comme illustré sur la , quatre alésages peuvent par exemple traverser la platine rectangulaire 8.
La première pièce monobloc 3 du dispositif de guide de coupe 1 selon l’invention comporte également des moyens de solidarisation de la seconde pièce 4 à ladite première pièce 3.
Ces moyens de solidarisation de l’une à l’autre pièce constituant le dispositif de guide de coupe 1 doivent être conçus pour faire en sorte que, d’une part, ladite seconde pièce monobloc 4 et ladite première pièce monobloc 3 soient positionnées dans des plans perpendiculaires, et, d’autre part, que le moyen de passage de lame, en l’occurrence la fente 5, soit orientée perpendiculairement à l’axe mécanique fémoral KH.
Au moyen du dispositif de guide de coupe 1 présentant de telles caractéristiques, le plan de coupe de l’extrémité distale fémorale est défini au moyen de la fente 5 que présente la seconde pièce 4 (guide lame), positionnée sur l’os 2 par l’intermédiaire de la première pièce monobloc 3 (positionneur du guide lame, ou gabarit), en sorte que ledit plan de coupe est parfaitement perpendiculaire à l’axe mécanique KH du fémur 2. Cela est illustré notamment sur la annexée, l’axe KS étant représenté de profil (axe diaphysaire AD), de même que la portion 24 du fémur 2 qui doit, finalement, être éliminée après la découpe en vue de la pose d’une prothèse.
Plus particulièrement, dans le dispositif de guide de coupe 1 de l’invention, la platine 8 de la première pièce 3 sert de point d’appui fixe sur la tangente condylienne T, tandis que les éléments de liaison (moyens de solidarisation et/ou de coopération) entre ladite première pièce 3 et la seconde pièce 4 que comporte ledit dispositif 1 sont avantageusement configurés en sorte de permettre une correction angulaire du positionnement de ladite seconde pièce 4, par rapport à la tangente condylienne T prise en référence.
La correction du positionnement angulaire de ladite seconde pièce 4, au niveau de laquelle est ménagé le moyen de passage 5 de la lame de scie, permet de faire en sorte que le plan de coupe de l’os 2 soit orthogonal à KH.
Selon un exemple de réalisation préférentiel du dispositif de guide de coupe 1 selon la présente invention, ladite première pièce monobloc 3 est réalisée sur mesure et est spécifiquement adaptée au patient qui doit subir la coupe fémorale distale, préalablement à la pose de sa prothèse, tandis que la seconde pièce monobloc 4, qui coopère avec ladite première pièce 3, est une pièce standard qui peut être réutilisée pour la réalisation d’autres coupes fémorales distales, à effectuer sur d’autres patients. Il conviendra alors de respecter les prescriptions en matière d’hygiène, notamment la nécessité de stériliser cette seconde pièce 4, entre deux utilisations.
Ainsi, au moyen du présent guide de coupe 1, on peut avantageusement s’affranchir en partie de la morphologie osseuse dans son ensemble, tandis que le guide coupe 1 reste tout de même personnalisé, basé uniquement sur certaines données physiologiques clés du fémur 2 du patient, en particulier l’orientation de l’axe mécanique fémoral KH par rapport à la tangente condylienne T, et, éventuellement, l’angle HKS qui mesure la divergence entre ledit axe mécanique HK et l’axe anatomique KS et l’angle α entre la tangente aux condyles (T ou OSAFD) et l’axe anatomique fémoral KS.
En effet, lorsque ladite première pièce monobloc 3 est fabriquée sur mesure, il est particulièrement avantageux que le plot central tubulaire de guidage 9 de la pointe carrée, dont est munie sensiblement en son centre la platine 8, présente une orientation selon l’axe diaphysaire anatomique KS du fémur 2, en sorte que la mesure de l’angle α constitue une caractéristique particulièrement intéressante à connaitre.
En d’autres termes, le plot central tubulaire de guidage 9 de la pointe carrée matérialise ici, au niveau de la platine de la première pièce, l’axe diaphysaire anatomique KS du fémur 2.
L’orientation axiale du plot central tubulaire 9 de guidage, par rapport au plan de la platine rectangulaire 8 présente, par conséquent, un angle égal à l’angle α entre la tangente T et l’axe KS.
Un tel mode de réalisation est représenté sur les figures 2, 3 et 6 annexées.
Ainsi, la pointe carrée sera insérée dans le plot central tubulaire de guidage 9 dans une orientation coaxiale à l’axe diaphysaire anatomique KS.
Cela va permettre un positionnement et une stabilisation optimisés de la première pièce monobloc 3 du dispositif 1 au niveau de la tangente condylienne T, en suivant, dans le plot central 9, le trajet de l’axe diaphysaire KS, préalablement à l’introduction des broches 12, 13 dans les alésages 10, 11 et à la solidarisation de ladite pièce 3 sur l’os 2 au moyen des broches 12, 13. sans toutefois pénétrer le canal médullaire osseux.
Cela étant, un tel mode de réalisation, dans lequel la première pièce monobloc 3 du dispositif 1 est réalisée sur mesure, bien que particulièrement préférentiel, ne doit pas être considéré comme étant limitatif de l’invention.
Il est en effet tout à fait envisageable que la deuxième pièce 4 que comporte ledit dispositif 1 soit réalisée sur mesure, tandis que la première pièce monobloc 3 consiste en une pièce standard apte à être réutilisée pour différentes opérations de résection.
Dans ce cas de figure, la correction angulaire par rapport à la tangente condylienne T, en sorte que le plan de coupe de l’extrémité distale 21 du fémur 2 soit perpendiculaire à l’axe mécanique fémoral KH, peut être apportée par une inclinaison du moyen de passage 5 de lame par rapport à l’axe général du guide lame 4.
Cette alternative, bien qu’envisageable, n’est toutefois pas représentée sur les figures des dessins ci-joints.
Pour en revenir, à présent, aux moyens de solidarisation que comporte la première pièce monobloc 3 du dispositif de guide de coupe 1, pour une solidarisation de ladite première 3 à la seconde pièce monobloc 4, ceux-ci comportent, avantageusement, au moins un rail 14.
Celui-ci fait plus particulièrement saillie de la surface 81 de la platine rectangulaire 8 servant d’appui sur les condyles fémoraux 22, 23.
Ce rail 14 se trouve avantageusement dans un plan qui est perpendiculaire au plan de la platine rectangulaire 8.
En outre, en considérant le mode de réalisation dans lequel ladite première pièce 3 est fabriquée sur mesure, ledit rail 14 est tout préférentiellement incliné en sorte de permettre une orientation du moyen de passage 5 de la lame de scie perpendiculairement à l’axe mécanique KH du fémur 2.
Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant du dispositif de guide de coupe 1 de l’invention, qui est celui représenté sur les figures 2 à 6 jointes, le rail 14 fait partie d’un pied en L inversé 15, qui vient surmonter la platine rectangulaire 8.
Dans ce cas de figure, l’ensemble du pied en L inversé 15 est orienté de telle sorte que le rail 14 soit coaxial à l’axe mécanique fémoral KH.
Tout préférentiellement, une pluralité de crans de graduations 141, 142, 143, 144, sont ménagés sur la surface supérieure du rail 14.
Ces crans de graduations 141, 142, 143, 144 sur le moyen de solidarisation, en l’occurrence le rail 14, permettent de définir, lors de la solidarisation de la seconde pièce monobloc 4 sur la première 3, l’épaisseur de la coupe distale fémorale à réaliser, celle-ci étant généralement comprise entre 8 et 12 mm.
A ce propos, il est à noter que la solidarisation de la seconde pièce monobloc 4 sur la première 3 est réversible.
En effet, tout préférentiellement, une fois que le guide lame 4, ou seconde pièce du dispositif 1, est positionné sur le fémur 2 et solidarisé à celui-ci au travers des broches 71, 72, le positionneur 3 de guide lame est enlevé, préalablement à l’opération de résection de l’extrémité fémorale distale.
Une fois l’opération effectuée, le guide lame 4 est à son tour désolidarisé de l’os 2.
Dans le but de permettre une solidarisation réversible des première 3 et seconde 4 pièces monobloc du présent dispositif de guide de coupe 1, et lorsque ladite première pièce 3 est munie d’un rail 14, ladite seconde pièce 3 consiste en une glissière.
Par conséquent, la glissière de ladite seconde pièce 4 constitue les moyens de coopération de celle-ci avec la première pièce monobloc 3. La coopération entre lesdites deux pièces 3, 4 du dispositif 1 est alors une coopération réversible par coulissement des première 3 et seconde 4 pièces, l’une par rapport à l’autre.
Il ressort, de ce qui précède, que lesdits moyens de solidarisation de la seconde 4 à la première pièce 3, que comporte ladite première pièce 3, peuvent constituer, dans l’exemple de réalisation particulièrement préféré décrit ici, des moyens de coopération complémentaires (rail) aux moyens de coopération (glissière) avec la première pièce 3, que comporte, cette fois, ladite seconde pièce 4.
Le dispositif de guide de coupe 1 selon la présente invention et, en particulier la première pièce monobloc 3 de celui-ci, réalisée sur mesure, est de préférence fabriqué à partir d’un polymère plastique.
Le guide lame, correspondant à la deuxième pièce monobloc 4 du dispositif 1, peut en effet être standard et fabriqué en un matériau métallique. Il peut toutefois également être fabriqué en un polymère plastique.
Le matériau dans lequel est fabriqué, notamment, la première pièce monobloc 3 du dispositif de guide de coupe 1, respecte préférentiellement les critères suivants :
- Le polymère doit être une matière biocompatible ; en effet, malgré la courte durée pendant laquelle ledit dispositif de guide de coupe 1 est en contact avec l’organisme, ce contact reste invasif ;
- Le polymère doit être stérilisable, notamment au moyen d’une autoclave, selon par exemple un cycle d’une durée de 30 min à une température de 134°C, avec application d’une pression de vapeur d’eau de 3 bars ;
- Le polymère doit être rigide, et présenter un module d’élasticité élevé, traduisant une capacité à ne pas se déformer sous contrainte ;
- Il doit également être résistant aux échauffements ainsi qu’à l’abrasion, en sorte d’éviter la formation de débris d’usure au moment de la réalisation de la découpe fémorale distale ;
- Le polymère doit préférentiellement être compatible avec une impression 3D ; en particulier, le matériau choisi doit permettre d’assurer une maîtrise des tolérances dimensionnelles, afin d’assurer les angulations le plus précisément possible.
Ainsi, au regard des critères à respecter mentionnés ci-dessus, le matériau polymère dans lequel est fabriqué le dispositif de guide de coupe 1 de l’invention, en particulier la première pièce monobloc 3 dudit dispositif 1, est choisi dans le groupe constitué par le polyamide (PA), le polycarbonate (PC), le polyéther éther cétone (PEEK), le polyoxyméthylène (POM), ou bien encore l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS).
En particulier, le polyamide PA, et plus spécifiquement le polyamide PA12, qui est certifié biocompatible, ou bien le PA 2200, constitue un polymère particulièrement intéressant pour la fabrication du dispositif de guide de coupe 1 de l’invention, car il présente des propriétés intéressantes en termes de rigidité, ainsi qu’un facteur d’usure particulièrement bas. Le polyamide PA11, biosourcé et 100% végétal, produit à partir d’huile de ricin, peut également être utilisée dans la fabrication du dispositif 1 de l’invention.
Ainsi, selon un deuxième aspect, la présente invention est relative à un procédé de fabrication d’au moins une première pièce monobloc 3 d’un dispositif de guide de coupe 1 pour la découpe de l’extrémité distale 21 d’un fémur 2 d’un patient, une telle découpe devant être réalisée préalablement à la pose d’une prothèse de genou.
Afin de former le dispositif de guide de coupe 1 dans son ensemble, ladite pièce monobloc 3 est assemblable à une seconde pièce monobloc 4, qui peut être une pièce standard, réutilisable, tandis que la première pièce 3 est fabriquée sur mesure.
L’assemblage des deux pièces 3,4 doit permettre, comme évoqué ci-dessus en lien avec le premier aspect de l’invention, le réglage du plan de coupe de ladite extrémité distale 21 du fémur 2, qui doit être orthogonal à l’axe mécanique KH.
Ladite première pièce monobloc 3 comprend au moins une platine rectangulaire 8 constituant une surface d’appui 81 tangente T aux condyles fémoraux 22, 23 lors de la mise en place de ladite pièce 3 sur le fémur.
Cette platine rectangulaire 8 est munie, sensiblement en son centre, d’un plot central tubulaire de guidage 9. Celui-ci fait saillie de la surface 82 de la platine 8 opposée à la surface d’appui 81 aux condyles 22, 23.
Ladite platine rectangulaire 8 comporte, en outre, au moins deux alésages 10,11 conçus pour recevoir chacun une broche de fixation 12,13 de ladite première pièce monobloc 3 au fémur 2
Cette première pièce 3 comporte également des moyens en vue de la solidarisation, à celle-ci, de la seconde 4 à la première 3 pour la formation du dispositif de guide de coupe 1.
Ces moyens de solidarisation peuvent consister en un rail 14 faisant saillie de la platine rectangulaire 8, du côté de la surface 81 de la platine 8 qui sert d’appui aux condyles 22, 23, dans un plan perpendiculaire au plan de la platine 8.
En référence à la , la méthode de fabrication de cette pièce 3 est, plus spécifiquement, caractérisée en ce qu’elle comporte, au moins, les étapes suivantes :
- On effectue, selon une procédure classique, au moins une radiographie standard, en deux dimensions, et de face, du fémur 2 au niveau duquel la découpe fémorale distale doit être réalisée ;
- Sur la base de ladite radiographie du fémur 2, de face et de profil, effectuée à l’étape précédente, on détermine au moins les données physiologiques suivantes relatives au patient :
- l’angle HKS entre l’axe fémoral diaphysaire anatomique KS et l’axe fémoral mécanique KH ; la mesure de cet angle HKS est représentée sur la radiographie n°1, en haut, à gauche, de la figure 7, qui correspond à une radiographie de face du fémur 2 ;
- l’angle α entre l’axe fémoral diaphysaire KS et la tangente T (ou OSAFD – Orientation Surface Articulaire Fémorale Distale) aux condyles fémoraux 22, 23 ; la mesure de cet angle α est représentée sur la radiographie n°2, en haut et à droite, de la figure 7, celle-ci correspondant également à une radiographie de face du fémur 2 ;
Sur la base des données physiologiques qui ont été relevées à l’étape précédente, on détermine les plans de la première pièce monobloc 3 du dispositif de guide de coupe 1 à fabriquer.
Cette étape est réalisée au moyen d’un logiciel adapté, qui est également, de préférence, configuré pour analyser la ou les radiographie(s) du fémur 2 et en extraire les données physiologiques clés mentionnées précédemment.
Les plans de la première pièce monobloc 3 à fabriquer sont établis en sorte que :
- D’une part, que le plot central tubulaire de guidage 9, que comporte la pièce 3 au niveau de la platine 8, forme un angle égal à α avec le plan de ladite platine 8, en sorte que, une fois ladite pièce 3 positionnée de manière tangente aux condyles fémoraux, ledit plot 9 soit coaxial à l’axe diaphysaire fémoral KS ;
- D’autre part, le rail 14, se trouvant dans un plan perpendiculaire au plan de cette platine 8, soit incliné par rapport audit plan de la platine 8, d’un angle égal à α-HKS, en sorte d’être coaxial l’axe mécanique fémoral KH une fois ladite pièce 3 mise en place au niveau de l’extrémité distale 21 du fémur 2.
En d’autres termes, la divergence angulaire HKS entre l’axe anatomique KS et l’axe mécanique KH du fémur 2 du patient est répercutée, au moment de la mise en œuvre du procédé de fabrication, sur la première pièce monobloc 3 du dispositif de guide de coupe 1, entre le plot central tubulaire de guidage 9 (permettant, au moment du positionnement de la pièce 3, le passage d’une pointe carrée selon, alors, l’axe KS) et le rail 14 qui va permettre le positionnement du guide de coupe 4 qui complète, avec la pièce 3, le dispositif 1 de l’invention.
Sur une seule et même pièce 3, peuvent donc, de manière particulièrement avantageuse, être assurés les deux angles anatomiques α et HKS, pour la réalisation d’une coupe fémorale distale parfaitement orthogonale à l’axe mécanique KH.
Dans la dernière étape du procédé de fabrication de la pièce monobloc 3, on réalise cette pièce, sur la base des plans préalablement établis, par fabrication additive.
Cette étape peut être effectuée notamment par frittage laser sélectif, par dépôt de matière fondue, par stéréolithographie, au moyen d’une machine de fabrication additive, type imprimante 3D.
Selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel du procédé de l’invention, la dernière étape du procédé de l’invention consiste en une fabrication additive par la méthode de dépôt de matière fondue, la matière mise en œuvre étant, en particulier mais non limitativement, un polymère plastique choisi parmi le polyamide (PA), en particulier le PA12, le polyoxyméthylène (POM), ou bien encore l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS).
En particulier, l’ABS présente des propriétés mécaniques intéressantes, de même qu’une bonne imprimabilité.
Comme illustré sur la photographie 3) de la , on détermine sur la base de la radiographie du fémur 2 prise de face, en plus de l’angle HKS et de l’angle α, la distance x correspondant à la distance entre le point le plus proéminent des condyles fémoraux 22, 23 par rapport à l’axe fémoral mécanique KH, et ce pour faciliter la réalisation de la platine rectangulaire 8 de ladite première pièce monobloc 3, notamment en ce qui concerne le positionnement du plot central tubulaire de guidage 9.
Dans un exemple de réalisation préférentiel du procédé de l’invention, au cours de la première étape de celui-ci, on effectue deux radiographies du fémur 2 du patient.
Dans ce cas de figure, en plus de la première radiographie du fémur 2, qui est effectuée de face, une seconde radiographie, standard, en deux dimensions, est effectuée, en sorte d’obtenir une image de profil dudit fémur 2.
Sur la des dessins ci joints, en bas, à droite, est représentée une telle radiographie de profil, numérotée 4).
La réalisation d’une telle radiographie de profil permet en particulier de mesurer le paramètre physiologique d. Ce dernier correspond à la distance entre la corticale antérieure du fémur 2 et l’axe diaphysaire AD de celui-ci.
La connaissance de cette distance d va permettre de centrer au mieux le point d’entrée de la pointe carrée dans le plot 9 et de calculer la hauteur h, celle-ci étant égale, tout préférentiellement, d+10 mm, cette hauteur h permettant de prévoir un espace suffisant pour faire coulisser la pièce 4 sur le L inversé de la pièce 3.
Au moyen de la radiographie de profil, il est également envisageable de mesurer la distance y, qui correspond plus spécifiquement à la distance entre l’axe diaphysaire AD et le point le plus tangent des condyles sur la radiographie de profil.
La mesure de ce paramètre y permet également de centrer au mieux le plot 9 sur la pièce monobloc 3.
Claims (11)
- Dispositif de guide de coupe (1) pour la découpe de l’extrémité distale (21) de l’os du fémur (2) préalablement à la pose d’une prothèse de genou, ledit dispositif de guide de coupe (1) comportant une première pièce monobloc (3) et une seconde pièce monobloc (4) assemblables l’une à l’autre pour définir un plan de coupe de ladite extrémité distale (21) du fémur (2), ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce que ladite seconde pièce monobloc (4) consiste en un guide lame métallique qui comporte un moyen de passage (5) de la lame d’une scie, au moins deux alésages (61,62) conçus pour recevoir chacun une broche de fixation et d’immobilisation (71,72) de ladite seconde pièce monobloc (4) au fémur (2), et des moyens de coopération avec ladite première pièce monobloc (3), celle-ci consistant en un moyen de positionnement dudit guide lame (4) et comprenant une platine rectangulaire (8) constituant une surface d’appui (81) tangente aux condyles fémoraux (22, 23), ladite platine rectangulaire (8) étant munie, sensiblement en son centre, d’un plot central (9) tubulaire de guidage d’une pointe carrée, ledit plot (9) faisant saillie de la surface (82) de la platine opposée à celle d’appui aux condyles (22,23), ladite platine rectangulaire (8) comportant en outre au moins deux alésages (10,11) conçus pour recevoir chacun une broche de fixation (12,13) de ladite première pièce monobloc (3) au fémur (2), ladite première pièce (3) comportant également des moyens de solidarisation (14) de la seconde (4) à la première (3) en sorte, d’une part, que ladite seconde (4) et ladite première (3) soient dans des plans perpendiculaires et, d’autre part, que lesdits moyens de solidarisation (14) soient configurés pour que ledit moyen de passage (5) de lame soit orienté perpendiculairement à l’axe mécanique fémoral KH.
- Dispositif de guide de coupe (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première pièce monobloc (3) est réalisée sur mesure en sorte que le plot central tubulaire de guidage (9) soit coaxial à l’axe diaphysaire fémoral KS.
- Dispositif de guide de coupe (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation (14) de la seconde pièce (4) à la première pièce (3), que comporte ladite première pièce (3), consistent en un rail faisant saillie de la surface (81) de la platine rectangulaire (8) d’appui aux condyles (22, 23), ledit rail (14) étant dans un plan perpendiculaire au plan de la platine (8) et étant incliné en sorte de permettre une orientation du moyen de passage (5) de lame perpendiculairement à l’axe mécanique fémoral KH.
- Dispositif de guide de coupe (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit rail fait partie d’un pied en L inversé (15) surmontant ladite platine rectangulaire (8), ledit pied en L inversé (15) étant coaxial à l’axe mécanique fémoral KH.
- Dispositif de guide de coupe (1) selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que ledit rail (14) comprend une pluralité de crans de graduations (141,142,143,144) définissant l’épaisseur de coupe de l’os (2) à réaliser.
- Dispositif de guide de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit rail (14) que comporte ladite première pièce (3) coopère par glissement avec une glissière que comporte ladite seconde pièce (4) en sorte que lesdits moyens de solidarisation de ladite seconde pièce (4) à ladite première pièce (3) constituent les moyens de coopération réversible de ladite seconde (4) à ladite première (3).
- Dispositif de guide de coupe (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moyen de passage (5) de la lame d’une scie consiste en une fente.
- Méthode de fabrication, sur mesure, d’une première pièce monobloc (3) d’un dispositif de guide de coupe (1) pour la découpe de l’extrémité distale (21) d’un fémur (2) d’un patient préalablement à la pose d’une prothèse de genou, ladite première pièce monobloc (3) étant assemblable à une seconde pièce monobloc (4) standard pour la formation dudit dispositif de guide de coupe (1) et pour un réglage du plan de coupe de ladite extrémité distale (21) du fémur (2), ladite première pièce monobloc (3) comprenant au moins une platine rectangulaire (8) constituant une surface d’appui tangente (81) T aux condyles fémoraux (22, 23), ladite platine rectangulaire (8) étant munie, sensiblement en son centre, d’un plot central (9) tubulaire de guidage faisant saillie de la surface (82) de la platine (8) opposée à celle d’appui (81) aux condyles (22,23), ledit plot (9) étant coaxial à l’axe diaphysaire fémoral KS, ladite platine rectangulaire (8) comportant en outre au moins deux alésages (10,11) conçus pour recevoir chacun une broche de fixation (12,13) de ladite première pièce monobloc (3) au fémur (2), ladite première pièce (3) comportant également des moyens de solidarisation de la seconde (4) à la première (3), consistant en un rail (14) faisant saillie de la surface (81) de la platine rectangulaire (8) d’appui aux condyles (22, 23), ledit rail (14) étant dans un plan perpendiculaire au plan de la platine (8) et étant incliné en sorte d’être coaxial l’axe mécanique fémoral KH,
ladite méthode de fabrication étant caractérisée en ce qu’elle comporte, au moins, les étapes suivantes :- On effectue au moins une radiographie dudit fémur (2) au niveau duquel la découpe fémorale distale doit être réalisée, ladite radiographie consistant en une radiographie de face dudit fémur (2) ;
- Sur la base de ladite radiographie effectuée à l’étape précédente, on détermine au moins les données physiologiques suivantes relatives au patient :
- l’angle HKS entre l’axe fémoral diaphysaire anatomique (KS) et l’axe fémoral mécanique (KH),
- l’angle α entre l’axe fémoral diaphysaire (KS) et la tangente (T ou OSAFD – Orientation Surface Articulaire Fémorale Distale) aux condyles fémoraux (22, 23),
- On détermine, en tenant compte des données physiologiques préalablement déterminées, les plans de ladite première pièce monobloc (3) du dispositif de guide de coupe (1) au moyen d’un logiciel adapté, en sorte que ledit plot (9) forme un angle égal à α avec le plan de la platine rectangulaire (8) de ladite pièce (3) et que ledit rail (14), positionné dans un plan perpendiculaire au plan de la platine (8), soit incliné par rapport audit plan de la platine (8) d’un angle égal à α-HKS, en sorte d’être coaxial l’axe mécanique fémoral KH une fois ladite pièce (3) positionnée ;
- On fabrique ladite première pièce monobloc (3) du dispositif de coupe (1) par fabrication additive, notamment par frittage laser, au moyen d’une imprimante 3D.
- Méthode de fabrication d’une première pièce monobloc (3) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’on détermine, en plus de l’angle HKS et de l’angle α, au moins la donnée physiologique suivante :
- la distance x correspondant à la distance entre le point le plus proéminent des condyles fémoraux (22, 23) par rapport à l’axe fémoral mécanique (KH).
- Méthode de fabrication d’une première pièce monobloc (3) selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisée en ce que, en plus de la radiographie de face dudit fémur (2), au cours de la première étape, on effectue une deuxième radiographie, de profil, dudit fémur (2), et en ce que, sur la base de ladite radiographie de profil, on détermine au moins les données physiologiques suivantes :
- la hauteur d sur la radiographie de profil du fémur (2), d correspondant à la distance entre la corticale antérieure et l’axe diaphysaire AD, et
- la distance y, correspondant à la distance entre le point le plus proéminent des condyles fémoraux (22, 23) et l’axe diaphysaire fémoral AD de profil.
- Méthode de fabrication d’une première pièce monobloc (3) selon la revendication 10 caractérisée en ce que l’on fabrique ladite première pièce monobloc du dispositif de coupe (1) dans un matériau choisi parmi l’ABS (acrylonitrile butadiène styrène), le PA 12 (Polyamide), le POM (polyoxyméthylène), le PC (polycarbonate), le PEEK (polyéther éther cétone).
Priority Applications (1)
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| FR2101406A FR3119750A1 (fr) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Dispositif de guide de coupe pour la découpe de l’extrémité distale de l’os du fémur préalablement à la pose d’une prothèse totale de genou, et méthode de fabrication d’au moins une partie dudit dispositif |
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|---|---|
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2021
- 2021-02-15 FR FR2101406A patent/FR3119750A1/fr active Pending
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