CH584031A5

CH584031A5 -

Info

Publication number: CH584031A5
Application number: CH643474A
Authority: CH
Original assignee: Nat Res Dev
Priority date: 1972-11-16
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1977-01-31
Also published as: DE2422617A1; GB1447044A; US3925824A

Description


  
 



   Cette invention concerne un dispositif de prothèse interne
 d'articulation. Il est prévu de l'utiliser en particulier, mais pas
 exclusivement, pour l'articulation de la hanche.



   La présente invention a pour objet un dispositif de prothèse
 interne d'articulation comprenant une paire d'éléments mâle et
 femelle, l'élément mâle étant en forme de dôme et présentant une
 surface d'appui convexe en forme de surface de révolution autour    d'un axe fixe, et une surface de fixation concave derriére ladite
    surface d'appui convexe, l'élément femelle étant en forme
 d'alvéole présentant une surface d'appui concave pratiquement complémentaire de ladite surface d'appui convexe de manière à
 s'articuler avec celle-ci, et une surface de fixation convexe derrière
 ladite surface d'appui concave, lesdites surfaces de fixation pré
 sentant des formations en creux de faible profondeur par rapport
 à leur dimension transversale,

   les surfaces de fixation recevant un ciment acrylique ou un milieu de remplissage équivalent utilisé
 pour la fixation des éléments sur les os de l'articulation,
 Lorsqu'on utilise un tel dispositif pour une articulation de la hanche, lesdits éléments servant respectivement d'élément fémoral et d'élément   cotyloidal    sont en forme de dôme et d'alvéole   présente    tant des surfaces d'appui intérieure et extérieure en calotte sphérique.



   Normalement, les deux éléments du dispositif sont réalisés en métal et en matière plastique, et dans le cas d'une articulation de la hanche, on préfère que les éléments fémoral et cotyloidal soient réalisés respectivement en métal et en matière plastique.



   Les caractères généraux mentionnés ci-dessus sont considérés comme avantageux pour plusieurs raisons. En premier lieu, les deux éléments du dispositif peuvent être suffisamment petits pour permettre leur insertion pratiquement ou entièrement à l'intérieur de la capsule d'articulation naturelle, préservant ainsi le plus possible la stabilité ligamentaire de l'articulation, et minimisant l'interface entre les éléments et les os de l'articulation de manière à réduire les risques d'une infection postopératoire et à diminuer la gravité d'une telle infection si elle se produit.

  En deuxième lieu, les dimensions, la forme et le mode de fixation des éléments sont tels que l'implantation est plus aisée que dans les cas classiques, l'enlèvement est plus simple en cas d'infection postopératoire ou pour une autre raison et de plus grandes possibilités sont offertes, en comparaison des articulations classiques, pour l'adoption de mesures de remplacement dans le cas où la prothèse ne se montre pas entièrement satisfaisante.

  En troisième lieu, les surfaces d'appui peuvent être d'une forme permettant le maintien des deux éléments   l'un    contre l'autre sous l'action des contraintes résiduelles ligamentaires et musculaires seulement dans la mesure ou cela est nécessaire pour la stabilité fonctionnelle de l'articulation réduisant ainsi la probabilité de transmission de forces indésirables à travers le dispositif qui tendraient à détruire la fixation des éléments sur les os de l'articulation. En quatrième lieu, I'utilisation préférée de matière plastique et de métal peut permettre une coopération d'appui à faible frottement entre les deux éléments avec l'utilisation de matériaux biologiquement inoffensifs en ce qui concerne les particules d'usure, et procure également d'autres avantages spécifiques à certaines articulations.



   De   manière    que   l'invention    soit mieux comprise, on décrit ci-après à titre d'exemple deux formes d'exécution d'un dispositif d'articulation de la hanche en référence au dessin annexé dans lequel:
 les fig. 1 et 2 sont une vue en plan et une vue en coupe de l'élément   cotyloïdal    d'une première forme d'exécution;
 les fig. 3 et 4 sont des vues similaires de l'élément fémoral associé de cette première forme d'exécution;
 les fig. 5 et 6 sont une vue en plan et une vue en coupe de l'élément   cotyloïdal    de la seconde forme d'exécution,
 les fig. 7 et 8 sont des vues similaires de l'élément fémoral associé de cette deuxième forme d'exécution.



   L'élément   cotyloïdal    représenté en fig. 1 et 2 comprend un organe en alvéole 1 présentant des surfaces hémisphériques concentriques intérieure et extérieure 2 et 3 coaxiales relativement à leurs axes de symétrie radiaux respectifs. La surface intérieure 2 remplit le rôle de surface d'appui destinée à coopérer avec   l'élé-    ment fémoral associé, et comporte une partie légèrement arrondie 4 à sa périphérie destinée à faciliter la mise en place de l'élément fémoral et à réduire les contraintes qui résulteraient d'une forme carrée à cette périphérie.



   La surface extérieure 3 présente des parties en creux de manière à offrir une meilleure prise pour le ciment acrylique ou le milieu équivalent utilisé pour fixer l'alvéole dans une cavité cotyloïde convenablement agrandie. Ces parties comprennent trois rainures circulaires 5 et trois zones circulaires 6, les rainures étant espacées l'une de l'autre et disposées concentriquement par rapport à l'axe de symétrie radial de l'alvéole et les zones 6 étant réparties sur la circonférence et disposées entre les deux rainures de plus petits diamètres de manière à les mettre en communication.



   L'élément fémoral associé représenté en fig. 3 et 4 comprend un organe en dôme 7 présentant une surface extérieure 8 en calotte sphérique couvrant plus d'une   demi-sphêre    et de rayon pratiquement identique au rayon de la surface intérieure 2 de l'élément   cotyloidal    1 qui doit venir s'y appuyer. La surface intérieure de l'organe en dôme 7 est de forme cylindrique coaxiale à l'axe de symétrie longitudinal de la surface 8.

  La surface intérieure 9 présente des rainures 10 et 11 dont la fonction est la même relativement à la fixation de l'élément autour d'une tête de fémur convenablement réduite, que celle des rainures ménagées sur l'alvéole relativement à la cavité cotyloïde Six rainures régulièrement espacées sur la périphérie s'étendent axialement le long de la surface 9 et une seule rainure s'étend circonférentiellement autour de la surface 9 à une position intermédiaire le long de celle-ci. L'alvéole 1 est réalisée en acier inoxydable, et le dôme 7 en polyéthylène à très haut poids moléculaire.



   L'élément   cotyloîdal    représenté en fig. 5 et 6 comprend un organe en alvéole 20 présentant des surfaces intérieure et extérieure en calotte sphérique 21 et 22, ces deux surfaces étant symétriques par rapport à un axe radial commun. Toutefois, à la différence des surfaces correspondantes de la première forme d'exécution, elles ne sont pas concentriques. La surface extérieure 22 est hémisphérique, la surface intérieure couvre moins d'une demi-sphère et les centres des sphères respectives sont espacés   l'un    de l'autre sur l'axe radial commun de telle sorte que l'épaisseur de la paroi de l'alvéole présente une valeur maximum sur cet axe.



   Comme précédemment, la surface intérieure 21 joue le rôle de surface d'appui coopérant avec l'élément fémoral associé et présente une partie légèrement arrondie 23 à sa périphérie.



   De plus, comme précédemment, la surface extérieure présente des parties en creux destinées à contribuer à la fixation de   l'élé-    ment à la cavité   cotyloïdale    au moyen de ciment. Dans cet exemple, ces parties comprennent deux rainures circulaires 24 espacées l'une de l'autre, une au voisinage de la périphérie, et l'autre éloignée de cette première vers l'axe, disposées concentriquement par rapport à cet axe, et une zone circulaire entourant ledit axe.



  De plus, quatre rainures s'étendent à partir de la zone 25, perpendiculairement entre elles et perpendiculairement aux rainures 24 qu'elles mettent en communication.

 

   L'élément fémoral associé représenté en fig. 7 et 8 comprend un organe en dôme 27 présentant une surface extérieure 28, une surface intérieure 29, des rainures intérieures axiales 30 et des rainures circonférentielles intérieures 31 qui sont très semblables aux rainures correspondantes de la première forme d'exécution de l'élément fémoral. Toutefois, dans cette forme d'exécution, la surface intérieure 29 est plus arrondie à son extrémité fermée, comme on le voit en fig. 8, et les rainures axiales 30 se terminent dans la rainure circonférentielle 31.



   Il existe d'autres différences entre la première et la seconde forme d'exécution, qui résident dans le fait que le choix des matériaux est inverse, et la différence d'épaisseurs de la paroi est moins marquée.  



   L'avantage principal commun aux deux formes d'exécution est l'utilisation d'un élément fémoral en forme de dôme, ce qui le différencie notablement des dispositifs classiques de remplacement de la tête du fémur. Ces derniers comprennent une structure monobloc formant une longue tige intramédulaire se terminant, après un collet, par une tête sphérique. Un tel dispositif nécessite la suppression de la tête naturelle du fémur par sectionnement du col, et la mise en place de la tige intramédullaire dans le canal médullaire qui est à cette fin habituellement alésé.

  Il apparaît clairement que l'organe en forme de dôme des dispositifs illustrés, en comparaison des dispositifs classiques, nécessite notablement moins d'enlèvement d'os, et de pénétration d'organes étrangers dans   l'os    à des fins de fixation, est plus simple à implanter et à enlever et que son utilisation est compatible avec l'adoption d'un plus grand nombre de mesures de réparation.



   Considérons les avantages comparés des deux formes d'exécution illustrées. D'un point de vue théorique, la première forme d'exécution est plus avantageuse du fait de l'utilisation de métal et de matière plastique pour l'élément   cotyloïdal    et pour l'élément fémoral respectivement. Avec cette disposition, l'organe en dôme peut présenter une épaisseur de paroi notablement plus grande que l'élément en alvéole, avec l'organe en dôme présentant un grand diamètre extérieur dans le cas du remplacement de la tête du fémur.

  Ce grand diamètre extérieur, en combinaison avec le grand diamètre intérieur correspondant de l'organe en alvéole, procure une grande zone de répartition de la charge d'appui, et   l'on    peut s'attendre à une réduction de la vitesse d'usure des éléments dans le sens radial, et réduit également la probabilité de dislocation des deux éléments. Dans le même temps, l'épaisseur de paroi plus grande de l'organe en dôme apparaît comme appropriée à la plus grande propension à l'usure de la matière plastique, à comparer avec le métal, tandis que le résultat inverse dû au grand diamètre de l'organe en alvéole peut être compensé par l'utilisation de métal, ce qui permet de réaliser un organe présentant une paroi relativement mince, de manière à ne pas rendre nécessaire un creusement excessif de la cavité cotyloïde, avec les risques de pénétration qui en découlent.



   De ce fait, la première forme d'exécution apparaît comme un arrangement avantageux, mais est toutefois soumise à deux exigences interdépendantes.



   Ces exigences sont que, malgré la plus grande épaisseur de paroi de l'élément fémoral, il doit être encore possible de réaliser une surface intérieure suffisamment grande pour permettre une fixation correcte par-dessus une tête de fémur réduite pour former une tige osseuse complémentaire, et cette tige osseuse ne doit pas être exposée à la dégénérescence. A ce point de vue, un avantage supplémentaire de la première forme d'exécution réside dans le fait que la matière plastique de l'organe en dôme est radio-transparente et permet l'examen aux rayons X de   l'os    situé à l'intérieur, pour constater son état. Le développement pratique et l'expérimentation clinique de cette première forme d'exécution pendant une période de deux années ont montré que ces deux exigences pouvaient être remplies.



   Toutefois, des essais de laboratoire supplémentaires de cette première forme d'exécution ont montré que, bien que d'un point de vue théorique on pouvait s'attendre à une faible vitesse d'usure, cette vitesse d'usure était supérieure à celle constatée avec la deuxième forme d'exécution. L'étude de ce phénomène inattendu se poursuit, mais aucune explication satisfaisante n'a encore été établie. Dans ces circonstances, étant entendu que l'utilisation de l'organe en dôme proposé pour la tête du fémur était acceptable, on peut considérer comme appropriée l'utilisation de la seconde forme d'exécution en raison de sa faible vitesse d'usure, en tenant compte toutefois des deux exigences qui sont encore une fois interdépendantes.



   Ces exigences sont que l'utilisation d'un alvéole de matière plastique présentant une épaisseur de paroi supérieure, en combinaison avec un dôme fémoral métallique de dimensions similaires à celles considérées comme satisfaisantes pour la première forme d'exécution, ne doit pas nécessiter un creusement excessif de la cavité cotyloïde ni réduire l'amplitude du mouvement articulatoire libre par la venue en contact du col de fémur naturel sur l'alvéole.

  En pratique, ces exigences peuvent être remplies, les essais effectués sur la première forme d'exécution ayant montré que la cavité cotyloïde naturelle est normalement suffisamment profonde et large pour s'accommoder d'une dimension d'alvéole plus grande que celle généralement utilisée actuellement, et que la surface intérieure de l'alvéole peut être d'une superficie inférieure à une demi-sphère et permettre encore une amplitude de mouvement articulatoire adéquate pour le dôme, sans risque de dislocation.

  De ce fait, dans la seconde forme d'exécution, la surface intérieure de l'alvéole est d'une superficie inférieure à une demisphère, la surface extérieure reste hémisphérique pour faciliter la fixation de manière classique, et ces deux surfaces sont excentrées l'une par rapport à l'autre de manière à former non seulement une paroi plus épaisse entre elles, mais une variation de l'épaisseur de cette paroi, qui est maximale dans la région d'usure probables l'effet négatif sur l'amplitude du mouvement articulatoire de l'augmentation de l'épaisseur de paroi à la périphérie de l'alvéole étant compensé par la réduction de l'étendue de la surface intérieure.

 

   Bien que la discussion ci-dessus tende à démontrer qu'il est préférable d'utiliser la deuxième forme d'exécution, on peut également considérer que la vitesse d'usure plus grande propre à la première forme d'exécution ne l'emporte pas sur les autres avantages de cette première forme. D'autre part, la compréhension des raisons de cette plus grande vitesse d'usure permettrait d'envisager l'adoption de solutions à même de la réduire, ce qui rendrait la première forme d'exécution largement avantageuse.

Claims

REVENDICATION

Dispositif de prothèse interne d'articulation comprenant une paire d'éléments mâle et femelle, Pélément mâle étant en forme de dôme (7, 27) présentant une surface d'appui extérieure convexe (8.

28) qui est une surface de révolution par rapport à un axe fixe, et une surface de fixation concave (9, 29) située derrière la surface d'appui, l'élément femelle étant en forme d'alvéole (1, 20) présentant une surface d'appui concave (2, 21) pratiquement complémentaire de ladite surface d'appui convexe de manière à coopérer avec celle-ci en un engagement d'articulation, et une surface de fixation convexe (3, 22) située derrière ladite surface d'appui, lesdites surfaces de fixation présentant des formations en creux (5, 6, 10, l l; 24-26, 30, 31) de faible profondeur par rapport à leur dimension transversale, ces surfaces recevant un ciment acrylique ou un milieu de remplissage équivalent utilisé pour la fixation des éléments aux os correspondants de l'articulation.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication pour l'articulation de la hanche, dans lequel les éléments mâle et femelle sont respectivement les éléments fémoral et cotyloidal, ladite surface d'appui convexe étant sphérique et couvrant plus d'une demi-sphère, et ladite surface d'appui concave étant sphérique de même rayon que la surface convexe, et s'étendant sur moins d'une demisphère.

2. Dispositif selon la sous-revendication 1, dans lequel ledit organe en dôme (7) est formé d'une seule pièce de matière plastique, et ledit organe en alvéole (1) est d'une seule pièce de métal, la surface d'appui concave et la surface de fixation convexe étant de forme hémisphérique et concentriques et définissant entre elles une paroi d'épaisseur inférieure à celle de l'organe en dôme.

3. Dispositif selon la sous-revendication 2, dans lequel ledit organe en dôme 27 est formé d'une seule pièce de métal, et ledit organe en alvéole (20) est d'une seule pièce de métal, ladite surface d'appui concave s'étendant sur moins d'une demi-sphère.

4. Dispositif selon la sous-revendication 3, dans lequel ladite surface d'appui concave est en forme de calotte sphérique et s'étend sur moins d'une demi-sphère.

5. Dispositif selon la sous-revendication 4, dans lequel ladite surface de fixation convexe est de forme hémisphérique d'axe de symétrie parallèle et de centre décalé par rapport à la surface d'appui concave, de manière à former une paroi d'épaisseur augmentant à partir de la périphérie.

6. Dispositif selon la sous-revendication 5, dans lequel les centres des sphères définissant les deux surfaces sont sur l'axe commun de symétrie, espacés l'un de l'autre.

7. Dispositif selon l'une des sous-revendications I à 6, dans lequel ladite surface de fixation concave présente un axe de symétrie coaxial à celui de ladite surface d'appui convexe, et une formation en creux constituée de rainures s'étendant axialement et circonférentiellement par rapport audit axe.

8. Dispositif selon la sous-revendication 7, dans lequel ladite surface de fixation concave est pratiquement cylindrique.

9. Dispositif selon l'une des sous-revendications 1 à 6, dans lequel ladite surface de fixation convexe présente des formations en creux comprenant plusieurs rainures annulaires coaxiales.