FR2703583A1

FR2703583A1 - Femoral implant for hip prosthesis

Info

Publication number: FR2703583A1
Application number: FR9304397A
Authority: FR
Inventors: Frohling Markus
Original assignee: Medinov SA
Current assignee: Medinov SA
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1994-10-14
Anticipated expiration: 2013-04-07
Also published as: FR2703583B1

Abstract

The femoral implant for a hip prosthesis comprises a stem (1) angularly extended by a neck (1a). This stem (1) has, in its proximal part (1b), on the external metaphyseal side (1c), a protrusion (2) designed in shape and cross-section to interact, after impaction of the femoral stem (1) in the medulary cavity, under the base of the greater trochanter, while being capable of compressively stressing the external cortical region of the femur, so that the action of all the muscles is taken into account.

Description

Implant fémoral Dour Prothèse de hancha
De manière parfaitement connue, un implant fémoral comprend une tige prolongée angulairement par un col apte à recevoir directement ou d'une manière rapportée, une tête sphérique coopérant avec la cavité cotyloïdienne de l'os iliaque.Dour femoral implant hancha prosthesis
In a perfectly known manner, a femoral implant comprises a rod extended angularly by a neck capable of receiving directly or in an attached manner, a spherical head cooperating with the acetabular cavity of the iliac bone.

Les formes données à ce type de prothèse sont optimisées en fonction de la force résultante de la hanche. Or, il s'avère très difficile de connaître avec précision, les forces qui agissent sur les articulations. The shapes given to this type of prosthesis are optimized according to the resulting hip force. However, it is very difficult to know precisely, the forces that act on the joints.

Pour tenter de définir les forces agissant sur les articulations de la hanche, il a été conçu des modèles théoriques. C'est le cas notamment du modèle de hanche biomécanique de PAUWELS. Selon ce modèle, la charge résultante sur la tête fémorale est inclinée de l'ordre de 17 par rapport à la verticale, en considérant une charge musculaire unique du moyen fessier sur le grand trochanter et le poids excentré en station unipodale. In an attempt to define the forces acting on the hip joints, theoretical models have been designed. This is particularly the case for the PAUWELS biomechanical hip model. According to this model, the resulting load on the femoral head is inclined on the order of 17 with respect to the vertical, considering a single muscular load of the gluteus medius on the greater trochanter and the offset weight in a unipodal station.

Plus particulièrement, la force résultante de la hanche, générée par la force musculaire qui agit sur l'articulation de la hanche et le poids partiel, composé du tronc et de la jambe en suspension, agit sur l'articulation selon un angle de l'ordre de 17 dans le plan frontal. Dans ces conditions, la résultante quitte le fémur, notamment le col fémoral, dans la zone de l'arc-boutant inférieur du col fémoral. II en résulte une charge de flexion qui agit sur la corticale, avec des efforts de compression médiane élevés et des efforts de traction latérale moins élevés. More particularly, the resulting force of the hip, generated by the muscular force which acts on the hip joint and the partial weight, composed of the trunk and the leg in suspension, acts on the joint at an angle of the order of 17 in the frontal plane. Under these conditions, the resultant leaves the femur, in particular the femoral neck, in the region of the lower buttress of the femoral neck. This results in a bending load which acts on the cortex, with high median compression forces and lower lateral traction forces.

La figure 1 montre une tige fémorale implantée dans le canal médulaire d'un fémur, la forme de cette tige étant déterminée en fonction de la charge résultante du modèle plan de PAUWELS. On voit que la résultante (R) fait un angle (a) de l'ordre de 17 par rapport à la verticale (XX') et quitte le fémur dans la zone de l'arc-boutant du col fémoral. FIG. 1 shows a femoral stem implanted in the medular canal of a femur, the shape of this stem being determined as a function of the load resulting from the plane model of PAUWELS. We see that the resultant (R) makes an angle (a) of the order of 17 with respect to the vertical (XX ') and leaves the femur in the area of the buttress of the femoral neck.

II apparait donc que la conception généralement admise d'une prothèse de la hanche est d'adapter la tige essentiellement au calcar car cette zône est considérée comme la plus importante pour le transfert de charge, en considérant une compression sur le côté médian et une tension sur le côté latéral de la métaphyse du fémur. It therefore appears that the generally accepted design of a hip prosthesis is to adapt the rod essentially to the calcar because this area is considered to be the most important for load transfer, considering compression on the median side and tension on the lateral side of the metaphysis of the femur.

Un récent modèle de hanche biomécanique de FROHLING, prenant en compte tous les muscles, montre que la résultante des forces exercées sur la tête du fémur fait un angle de l'ordre de 20 à 25 par rapport à la verticale. Cet angle a été validé par la tige de mesure de
BERGMANN. Le résultat de cet angle est un transfert de charge en compression du côté médian ainsi que du côté latéral. Sous cette hypothèse, le fémur est entièrement comprimé.A recent biomechanical hip model from FROHLING, taking into account all the muscles, shows that the result of the forces exerted on the head of the femur makes an angle of the order of 20 to 25 relative to the vertical. This angle was validated by the measuring rod of
BERGMANN. The result of this angle is a compression load transfer on the median side as well as on the lateral side. Under this assumption, the femur is fully compressed.

De plus, dans beaucoup de cas, les tiges sans ciment subissent un enfoncement jusqu'à ce qu'elles soient en contact étroit avec la partie médiane et la partie latérale de la corticale de sorte que, comptetenu de la forme conique de la métaphyse du fémur, la fixation de la tige s'effectue d'une manière conique. In addition, in many cases, the cementless stems are depressed until they are in close contact with the middle and lateral parts of the cortex so that, given the conical shape of the metaphysis of the femur, the rod is fixed in a conical manner.

Cette fixation conique engendre une compression du côté médian ainsi que du côté latéral. This conical fixation generates compression on the median side as well as on the lateral side.

II est également admis qu'il convient d'atteindre un transfert proximal de la charge, afin d'éviter les contraintes distales susceptibles de générer une atrophie du fémur proximal. It is also recognized that a proximal load transfer should be achieved, in order to avoid distal stresses likely to generate atrophy of the proximal femur.

Une telle fixation proximale nécessite un contact cortical étroit de la partie proximale et un contact relativement libre de la partie distale de la tige. La forme conique du fémur proximal implique une forme conique de la tige au niveau proximal. Such proximal fixation requires close cortical contact of the proximal part and relatively free contact of the distal part of the stem. The conical shape of the proximal femur implies a conical shape of the stem at the proximal level.

Compte-tenu de la variété des formes du fémur au niveau proximal, il n'est pas possible d'utiliser des tiges fémorales standards, mais uniquement des tiges sur mesure. Cependant, de telles tiges sur mesure sont d'un coût relativement élevé et ne peuvent être utilisées systématiquement, et ne sont pas disponibles pour les patients traumatiques devant être opérés immédiatement. Given the variety of femoral shapes at the proximal level, it is not possible to use standard femoral stems, but only custom stems. However, such custom rods are relatively expensive and cannot be used routinely, and are not available for traumatic patients requiring immediate surgery.

Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on a proposé des systèmes modulaires qui peuvent être adaptés à chaque fémur. In an attempt to remedy these drawbacks, modular systems have been proposed which can be adapted to each femur.

Ces systèmes ressortent par exemple de l'enseignement des brevets EP 0085147 et FR 8505348 qui définissent une modularité sur toute la longueur de la tige afin de réduire le stock. Le module latéral présente une forme droite, de sorte qu'il n'est pas possible d'obtenir une fixation métaphysaire, mais seulement diaphysaire. These systems emerge for example from the teaching of patents EP 0085147 and FR 8505348 which define a modularity over the entire length of the rod in order to reduce the stock. The lateral module has a straight shape, so that it is not possible to obtain a metaphyseal fixation, but only a diaphyseal one.

On peut citer également le brevet FR 8911677 qui divulgue une modularité proximale /distale afin d'assurer un transfert de charge au niveau métaphysaire. Pour obtenir un ajustement conique proximal, ce système doit prévoir une gamme importante de modules proximaux. A défaut, le résultat obtenu n'est pas satisfaisant et ne constitue pas un transfert relatif de la charge prixmale par adaptation de forme au canal médullaire proximal individuel. De plus, il est difficile d'enlever le module distale en cas de révision, de sorte qu'une des conditions préalables essentielles de la prothèse de la hanche n'es pas prise en considération. Mention may also be made of patent FR 8911677 which discloses a proximal / distal modularity in order to ensure load transfer at the metaphyseal level. To obtain a proximal conical adjustment, this system must provide a large range of proximal modules. Otherwise, the result obtained is not satisfactory and does not constitute a relative transfer of the price charge by adapting the shape to the individual proximal medullary canal. In addition, it is difficult to remove the distal module during revision, so that one of the essential prerequisites of the hip prosthesis is not taken into account.

L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. The object of the invention is to remedy these drawbacks in a simple, safe, effective and rational manner.

Le problème que se propose de résoudre l'invention est d'optimiser la forme d'une prothèse de hanche et plus particulièrement de la tige fémorale, en tenant compte de l'action de tous les muscles agissant sur l'articulation de la hanche, afin d'obtenir une fixation proximale contrôlée, par adaptation de la partie proximale de la tige, à la forme individuelle de l'épaulement cortical latéral du fémur. Ce problème s'avère particulièrement important, étant donné que des essais ont montré qu'il n'y a pas d'efforts de tension, mais essentiellement des efforts de compression sur la partie proximale latérale du fémur, compte-tenu de la force résultante de la hanche. The problem which the invention proposes to solve is to optimize the shape of a hip prosthesis and more particularly of the femoral stem, taking into account the action of all the muscles acting on the hip joint, in order to obtain a controlled proximal fixation, by adaptation of the proximal part of the rod, to the individual shape of the lateral cortical shoulder of the femur. This problem turns out to be particularly important, since tests have shown that there are no tension forces, but essentially compression forces on the proximal lateral part of the femur, taking into account the resulting force. hip.

Pour résoudre un tel problème, en tenant compte du fait que la résultante des forces exercées sur la tête du fémur est dirigé entièrement dans la partie interne reliant la tête fémorale au massif trochantérien, il a été conçu et mis au point, une tige fémorale qui présente, au niveau de sa partie proximale, du côté métaphyso externe1 une prohéminence déterminée en forme et section pour coopérer, après impaction de la tige fémorale dans le canal médulaire, sous la base du grand trochanter, en étant apte à solliciter, en compression, la corticale externe du fémur. To solve such a problem, taking into account that the result of the forces exerted on the head of the femur is directed entirely in the internal part connecting the femoral head to the trochanteric mass, it was designed and developed, a femoral stem which presents, at the level of its proximal part, on the external metaphyso side1, a prominence determined in shape and section to cooperate, after impaction of the femoral stem in the medular canal, under the base of the greater trochanter, being able to stress, in compression, the external cortex of the femur.

Compte-tenu des différentes tailles de fémurs, et afin de répondre à tous les cas pathologiques, la prohéminence est constituée par un élément rapporté. Taking into account the different sizes of femurs, and in order to respond to all pathological cases, the prominence consists of an added element.

Pour résoudre le problème posé de pouvoir adapter l'élément rapporté aux différentes tailles de fémurs, I'élément rapporté et le bord externe de la partie proximale de la tige, présentent des agencements complémentaires aptes à assurer la fixation amovible dudit élément. To resolve the problem posed of being able to adapt the added element to the different sizes of femurs, the added element and the outer edge of the proximal part of the rod have complementary arrangements capable of ensuring the removable fixing of said element.

Avantageusement, les agencements sont formés sur un segment oblique établi angulairement par rapport à l'axe vertical de la tige. Advantageously, the arrangements are formed on an oblique segment established angularly with respect to the vertical axis of the rod.

Le problème posé d'assurer un assemblage amovible entre l'élément rapporté et la partie proximale de la tige fémorale est résolu en ce que les agencements sont constitués par un système d'assemblage en queue-d'aronde complémentaire que présentent le segment oblique et l'élément rapporté. The problem posed of ensuring a removable assembly between the insert and the proximal part of the femoral stem is solved in that the arrangements are constituted by a complementary dovetail assembly system presented by the oblique segment and the reported item.

Pour résoudre le problème posé d'assurer le blocage en translation de l'élément sur la partie correspondante de la tige, le système d'assemblage en queue-d'aronde présente un profil longitudinal de section conique dégressive. To solve the problem of ensuring the locking in translation of the element on the corresponding part of the rod, the dovetail assembly system has a longitudinal profile of tapering tapered section.

De manière préférée, l'élément rapporté est introduit par le bas de la prothèse. On prévoit également différents moyens de blocage en translation de l'élément sur le corps de prothèse. Ces moyens peuvent en outre être conformés pour assurer une fixation réglable en translation, permettant ainsi d'avoir un seul élément pouvant s'adapter à différents cas pathologiques. Ces moyens peuvent être constitués par un système de crantage ou par un système de vis sans fin. Preferably, the insert is introduced through the bottom of the prosthesis. Various means of locking in translation of the element on the prosthesis body are also provided. These means can also be configured to provide an adjustable fastening in translation, thus making it possible to have a single element which can adapt to different pathological cases. These means can be constituted by a notching system or by a worm screw system.

Dans une autre forme de réalisation, l'élément rapporté peut présenter une forme déterminée afin d'être réversible, toujours en ayant pour objectif de diminuer le nombre d'éléments en fonction du cas pathologique. In another embodiment, the added element can have a determined shape in order to be reversible, always with the aim of reducing the number of elements depending on the pathological case.

L'invention est exposée, ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe d'un fémur équipé d'une prothèse fémorale selon l'état de la technique, et dont les formes correspondent au modèle plan de PAUWELS.The invention is set out below in more detail using the appended drawings, in which:
Figure 1 is a sectional view of a femur equipped with a femoral prosthesis according to the prior art, and whose shapes correspond to the plane model of PAUWELS.

La figure 2 est une vue en perspective avant assemblage des éléments constitutifs de la tige fémorale selon l'invention. Figure 2 is a perspective view before assembly of the components of the femoral stem according to the invention.

La figure 3 est une vue de face de la prothèse. On a illustré en traits mixtes, différents profils de l'élément rapporté de remplissage métaphysaire. Figure 3 is a front view of the prosthesis. Different profiles of the metaphyseal filling insert have been illustrated in dashed lines.

La figure 4 est une vue correspondant à la figure 1, montrant l'impaction d'une tige fémorale selon l'invention et la résultante des forces au niveau de l'articulation. Figure 4 is a view corresponding to Figure 1, showing the impact of a femoral stem according to the invention and the result of the forces at the joint.

L'implant fémoral comprend, d'une manière connue, une tige (1) prolongée angulairement par un col latéralisé (la). La tige (1) présente, au niveau de sa partie proximale (lob) du côté métaphyso-externe (tic), une prohéminence (2). Cette prohéminence (2) est déterminée en forme et section pour coopérer, après impaction de la tige fémorale (1) dans le canal médullaire, sous la base du grand trochanter (F1). Cette prohéminence (2) a pour but de solliciter en compression, la corticale externe du fémur, pour prendre en compte, l'action de tous les muscles qui s'exerce au niveau de l'articulation de la hanche. The femoral implant comprises, in a known manner, a rod (1) extended angularly by a lateralized neck (la). The rod (1) has, at its proximal part (lob) on the metaphyso-external side (tic), a prominence (2). This prominence (2) is determined in shape and section to cooperate, after impaction of the femoral stem (1) in the medullary canal, under the base of the greater trochanter (F1). The aim of this prominence (2) is to solicit in compression the external cortex of the femur, to take into account the action of all the muscles which is exerted at the level of the hip joint.

Avantageusement, cette prohéminence est constituée par un élément rapporté (2), conformé en formes et dimensions, pour constituer un élément de remplissage métaphysaire. Cet élément (2) est fixé de manière démontable, sur le bord externe (ici) de la partie proximale de la tige, au niveau de la métaphyse. Dans ce but, I'élément (2) et le bord externe (ici) de la partie proximale, présentent, en combinaison, des agencements complémentaires de fixation amovible. Advantageously, this prominence consists of an attached element (2), shaped in shapes and dimensions, to constitute a metaphyseal filling element. This element (2) is detachably fixed on the outer edge (here) of the proximal part of the rod, at the level of the metaphysis. For this purpose, the element (2) and the external edge (here) of the proximal part, have, in combination, complementary arrangements of removable fixing.

Ces agencements peuvent être constitués par différents moyens connus et appropriés. Par exemple, ces agencements sont constitués par un système en queue d'aronde (2a) (1c2), sans pour cela exclure d'autres systèmes équivalents. These arrangements can be formed by various known and appropriate means. For example, these arrangements are constituted by a dovetail system (2a) (1c2), without excluding other equivalent systems.

D'une manière préférée, le bord externe (ici) de la partie proximale destiné à recevoir l'élément de remplissage métaphysaire, constitue un segment oblique établi angulairement, par rapport à l'axe vertical. Preferably, the external edge (here) of the proximal part intended to receive the metaphyseal filling element, constitutes an oblique segment established angularly, relative to the vertical axis.

Comme le montre la figure 2, ce segment oblique (ici) présente directement, lors de la fabrication de la tige (1), un profil male d'assemblage en queue d'aronde (1c2). De manière complémentaire, la face de dessous de l'élément rapporté (2), présente une empreinte en creux (2a) de section transversale en queue d'arronde, de manière à être engagée à coulissement, le long du profil en queue d'aronde (1c2). Bien évidemment, une conception inverse peut être envisagée. As shown in Figure 2, this oblique segment (here) directly presents, during the manufacture of the rod (1), a male dovetail assembly profile (1c2). In a complementary manner, the underside of the insert (2) has a recessed recess (2a) of cross section at the dovetail, so as to be engaged in sliding, along the profile at the tail of dovetail (1v2). Obviously, a reverse conception can be envisaged.

Pour assurer le blocage en translation de l'élément (2), sur le segment incliné (il), les bords longitudinaux de chacun des profils en queue d'aronde (2a) et (1c2) ne sont pas parallèles, mais délimitent une surface conique de largeur dégressive en direction du bord externe de la tige. To ensure the locking in translation of the element (2), on the inclined segment (it), the longitudinal edges of each of the dovetail profiles (2a) and (1c2) are not parallel, but delimit a surface tapering tapering width towards the outer edge of the stem.

Comme le montre la figure 2, I'introduction de l'élément rapporté (2) s'effectue à partir du bord externe (tic), de sorte que dans ce cas, I'élément rapporté (2) est mis en place avant introduction de la prothèse. Il n'est cependant pas exclu d'introduire l'élément (2) à partir de l'autre côté de la prothèse, afin de mettre cet élément (2) seulement après mise en place de la prothèse (1). Dans ce cas, un système de crantage, vis ou autres peuvent assurer le blocage en translation de manière réglable de l'élément (2). As shown in Figure 2, the insertion of the insert (2) is carried out from the outer edge (tic), so that in this case, the insert (2) is put in place before introduction of the prosthesis. However, it is not excluded to introduce the element (2) from the other side of the prosthesis, in order to put this element (2) only after the prosthesis (1) has been put in place. In this case, a notching system, screws or the like can ensure the locking in translation of the element (2) in an adjustable manner.

Comme le montrent les tracés interrompus de la figure 3, la tige (1) peut recevoir des éléments rapportés (2) de différentes formes et profils, afin d'obtenir un garnissage complet du côté métaphyso-externe, au niveau de la base du grand trochanter, en fonction de la forme anatomique du fémur considéré. De même, cet élément rapporté (2) peut présenter une forme déterminée, afin d'être réversible de manière à pouvoir traiter avec un seul élément, plusieurs cas pathologiques. As shown by the broken lines in Figure 3, the rod (1) can receive inserts (2) of different shapes and profiles, in order to obtain a complete lining on the metaphyso-external side, at the base of the large trochanter, depending on the anatomical shape of the femur considered. Likewise, this added element (2) can have a determined shape, so as to be reversible so as to be able to treat with a single element, several pathological cases.

La tige fémorale telle que définie et illustrée, peut présenter tout type de revêtement et profil en section, en vue de son impaction avec ou sans ciment. A noter que la forme de la partie distale de la tige, peut également présenter différentes variantes de réalisation. De même, le col latéralisé (la) peut être formé directement ou d'une manière rapportée en bout de la tige (1). The femoral stem as defined and illustrated, can have any type of coating and profile in section, with a view to its impaction with or without cement. It should be noted that the shape of the distal part of the rod can also have different embodiments. Likewise, the lateralized neck (la) can be formed directly or in an attached manner at the end of the rod (1).

Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle qu'après impaction de la tige fémorale, la résultante des forces exercées est située en totalité dans la partie interne du fémur reliant la tête fémorale au massif trochantérien, de manière à solliciter en compression, les corticales interne et externe. The advantages clearly emerge from the description, in particular it is emphasized and recalled that after impaction of the femoral stem, the result of the forces exerted is located entirely in the internal part of the femur connecting the femoral head to the trochanteric mass, so as to apply compression, internal and external cortices.

Claims

REVENDICATIONS

-1- Implant fémoral pour prothèse de hanche, comprenant une tige (1) prolongée angulairement par un col (la), caractérisé en ce que la tige (1) présente, au niveau de sa partie proximale (lob), du côté métaphyso externe (il), une prohéminence (2) déterminée en forme et section pour coopérer, après impaction de la tige fémorale (1) dans le canal médulaire, sous la base du grand trochanter, en étant apte à solliciter, en compression, la corticale externe du fémur, de sorte que l'action de tous les muscles est prise en compte.-1- Femoral implant for hip prosthesis, comprising a rod (1) angularly extended by a neck (la), characterized in that the rod (1) has, at its proximal part (lob), on the external metaphyso side (it), a prominence (2) determined in shape and section to cooperate, after impaction of the femoral stem (1) in the medular canal, under the base of the greater trochanter, being able to urge, in compression, the external cortex of the femur, so that the action of all muscles is taken into account.

-2- Implant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la prohéminence est constituée par un élément rapporté (2).-2- Implant according to claim 1, characterized in that the prominence consists of an insert (2).

-3- Implant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément rapporté (2) et le bord externe (tic) de la partie proximale de la tige (1) présentent des agencements complémentaires aptes à assurer la fixation amovible dudit élément.-3- Implant according to claim 2, characterized in that the insert (2) and the outer edge (tic) of the proximal part of the rod (1) have complementary arrangements capable of ensuring the removable fixing of said element.

-4- Implant selon la revendication 3, caractérisé en ce que les agencements sont formés sur un segment oblique (ici) établi angulairement par rapport à l'axe vertical de la tige (1).-4- Implant according to claim 3, characterized in that the arrangements are formed on an oblique segment (here) established angularly relative to the vertical axis of the rod (1).

-5- Implant selon la revendication 4, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par un système d'assemblage en queued'aronde complémentaire (1c2) (2a) que présentent le segment oblique (il1) et l'élément rapporté (2).-5- Implant according to claim 4, characterized in that the arrangements are constituted by an assembly system in complementary dovetail (1c2) (2a) presented by the oblique segment (il1) and the attached element (2) .

-6- Implant selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système d'assemblage en queue-d'aronde présente un profil longitudinal de section conique dégressive.-6- Implant according to claim 5, characterized in that the dovetail assembly system has a longitudinal profile of decreasing conical section.

-7- Implant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système d'assemblage en queue d'arronde est combiné avec un système de blocage et de réglage en translation de l'élément rapporté.-7- Implant according to claim 6, characterized in that the dovetail assembly system is combined with a locking system and adjustment in translation of the insert.

-8- Implant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément rapporté a une forme et profil en section déterminés pour être réversible afin de traiter plusieurs cas pathologiques. -8- Implant according to claim 2, characterized in that the insert has a shape and profile in section determined to be reversible in order to treat several pathological cases.