FR2768329A1 - Knee prosthesis femoral component - Google Patents
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Abstract
Description
PIECE FEMORAL DE PROTHèSE TRICCMPARTIMENTAIY DU GENOU A ENCOMBREMENT
ANTERO-POSTERIEUR VARIABLE
La présente invention concerne les endoprothèses ou prothèses de l'articulation du genou, notamment les prothèses tricompartimentales du genou.FEMALE PIECE OF TRICCMPARTIMENTAIY PROSTHESIS OF THE KNEE
VARIABLE ANTEROPosterior
The present invention relates to endoprostheses or prostheses of the knee joint, in particular three-compartment knee prostheses.
L'objet de l'invention se rattache au secteur technique des sciences médicales. The object of the invention relates to the technical sector of medical sciences.
De manière parfaitement courante les prothèses tricompartimentales du genou se composent généralement de trois pièces, à savoir une pièce fémorale, une pièce tibiale et une pièce patellaire. Perfectly common three-compartment knee prostheses generally consist of three pieces, namely a femoral piece, a tibial piece and a patellar piece.
La pièce fémorale est généralement métallique et est implantée à l'extrémité du fémur pour restaurer d'une part les surfaces condyliennes, d'autre part la surface trochléenne des structures ostéocartilagineuses lésées, voire remplacer l'ensemble de l'extrémité fémorale. La distinction anatomiques de deux surfaces condyliennes plus une surface trochléenne amène à considérer trois compartiments articulaires, justifiant l'appellation tri-compartimentale de cette prothèse, objet de la présente invention. The femoral part is generally metallic and is implanted at the end of the femur to restore on the one hand the condylar surfaces, on the other hand the trochlean surface of the injured osteocartilaginous structures, or even replace the whole of the femoral end. The anatomical distinction of two condylar surfaces plus a trochlear surface leads to consider three articular compartments, justifying the tri-compartmental designation of this prosthesis, object of the present invention.
Cependant, le cas d'une prothèse bi-compartimentale (s'intéressant à la surface trochlénne et à une des surfaces condyliennes) entre aussi dans le champs de l'invention. However, the case of a two-compartment prosthesis (focusing on the trochlene surface and one of the condylar surfaces) also falls within the scope of the invention.
La pièce tibiale, généralement bi-composant, est le plus couramment à la fois en matériau métallique et en matériau synthétique notamment en polyéthylène à très haut poids moléculaire. Implantée à l'extrémité supérieure du tibia, la pièce tibiale restaure les surfaces articulaires du tibia à savoir les deux glènes tibiales. Ce sont donc sur les glènes tibiales prothétiques que les condyles fémoraux prothétiques roulent et glissent selon une cinématique fémoro-tibiale complexe généralement recherchée aussi semblable que possible à la cinématique initiale existante entre les structures articulaires fémorales et tibiales ostéocartilagineuses saines. The tibial part, generally two-component, is most commonly made of both metallic material and synthetic material, in particular very high molecular weight polyethylene. Implanted at the upper end of the tibia, the tibial piece restores the articular surfaces of the tibia, namely the two tibial glenae. It is therefore on the prosthetic tibial glenes that the prosthetic femoral condyles roll and slide according to a complex femoro-tibial kinematics generally sought as similar as possible to the initial kinematics existing between the healthy femoral and tibial osteocartilaginous articular structures.
Certaine disposition constructive inclut un élément intermédiaire entre la pièce fémorale et la pièce tibiale. Cet élément intermédiaire, le plus souvent dénommé patin mobile, permet tout comme dans la disposition précédente de gérer le cinématique fémoro-tibiale. La présence ou non de ce patin mobile dans la prothèse de l'articulation du genou bénéficiant de la présente invention ne modifie en aucun cas notre propos. Certain constructive arrangement includes an intermediate element between the femoral part and the tibial part. This intermediate element, most often referred to as a movable pad, makes it possible, as in the previous arrangement, to manage the femoro-tibial kinematics. The presence or absence of this movable pad in the prosthesis of the knee joint benefiting from the present invention in no way modifies our subject.
La pièce patellaire, quant à elle, est le plus souvent en matériau synthétique notamment en polyéthylène à très haut poids moléculaire. The patellar part, for its part, is most often made of synthetic material, in particular very high molecular weight polyethylene.
Elle glisse sur la trochlée prothétique de la pièce fémorale selon une cinématique fémoro-patellaire complexe généralement recherchée aussi semblable que possible à la cinématique initiale existante entre les structures articulaires fémorale et patellaire ostéocartilagineuses saines ; Du moins, cette cinématique fémoro-patellaire est généralement et bien souvent uniquement définie pour obtenir une stabilité de la patella prothésée lors des mouvements de flexion-extension de l'articulation du genou.It slides on the prosthetic trochlea of the femoral part according to a complex femoro-patellar kinematics generally sought as similar as possible to the initial kinematics existing between the articular femoral and patellar osteocartilaginous articular structures; At least, this femoro-patellar kinematics is generally and very often only defined to obtain a stability of the prosthetic patella during flexion-extension movements of the knee joint.
Envisagé jusqu'à ce jour monobloc, la pièce fémorale s'adapte à la morphologie du fémur considéré par le choix d'une taille dans une gamme standard. Il existe donc pour une majorité des genoux prothésés, un écart dimensionnel entre l'extrémité du fémur du patient opéré et la pièce fémorale prothétique envisagée pour l'arthroplastie. Hitherto considered as a single piece, the femoral piece adapts to the morphology of the femur considered by choosing a size from a standard range. There is therefore for a majority of prosthetic knees, a dimensional difference between the end of the femur of the operated patient and the prosthetic femoral part considered for arthroplasty.
Cet écart dimensionnel se caractérise notamment par un encombrement antéro-postérieur de l'élément fémoral différent du fémur sain du patient. This dimensional difference is characterized in particular by an anteroposterior obstruction of the femoral element different from the patient's healthy femur.
Compte-tenu de cet écart, les surfaces articulaires prothétiques se substituant aux surfaces articulaires ostéo-cartilagineuse lésées ne peuvent être positionnées de manière optimum en lieu et place des précédentes structures ostéo-cartilagineuses saines. Given this difference, the prosthetic articular surfaces replacing the injured osteocartilaginous articular surfaces cannot be positioned optimally in place of the previous healthy osteocartilaginous structures.
En effet, si le système prothétique est concu pour positionner les condyles fémoraux prothétiques en lieu et place des condyles fémoraux sains (Cas A), il ne pourra en être de même pour la trochlée fémorale à l'exception marginale d'un dimensionnel identique entre prothèse et fémur. In fact, if the prosthetic system is designed to position the prosthetic femoral condyles instead of the healthy femoral condyles (Case A), the same cannot be true for the femoral trochlea with the marginal exception of an identical dimensional between prosthesis and femur.
A l'inverse, si le système prothétique est concu pour positonner le trochlée fémorale prothétique en lieu et place de la trochlée fémorale saine (Cas B), il ne pourra en être de même pour les condyles fémoraux, à l'exception marginale d'un dimensionnel identique entre prothèse et fémur. Conversely, if the prosthetic system is designed to position the prosthetic femoral trochlea in place of the healthy femoral trochlea (Case B), it will not be the same for the femoral condyles, with the marginal exception of an identical dimension between prosthesis and femur.
La gestion et en finalité la restauration simultanée de la cinématique fémoro-tibiale et de la cinématique fémoro-patellaire s'avèrent donc impossible à réaliser avec une des pièces fémorales prothétiques monoblocs standards (issue d'une gamme)
Cet écart dimensionnel - différence notamment entre l'encombrement antéro-postérieur de l'élément fémoral et le fémur sain du patient -, a pour conséquence directe une limitation de la mobilité du genou prothésé, soit par hyperpression dans l'articulation fémoro-patellaire (Cas A), soit par une traction excessive dans les structures ligamentaires (Cas B), traction excessive entrainant par ailleurs aussi une hyperpression dans l'articulation fémoro-patellaire par abaissement du tibia lors de la flexion.The management and ultimately the simultaneous restoration of the femoro-tibial kinematics and the femoro-patellar kinematics therefore prove impossible to achieve with one of the standard monobloc prosthetic femoral parts (from a range)
This dimensional difference - difference in particular between the anteroposterior obstruction of the femoral element and the patient's healthy femur - has the direct consequence of limiting the mobility of the prosthetic knee, either by hyperpressure in the femoro-patellar joint ( Case A), either by excessive traction in the ligament structures (Case B), excessive traction also also causing hyperpressure in the femoro-patellar joint by lowering the tibia during flexion.
Ces contraintes mécaniques excessives, limitant la mobilité, appauvrissent les performances des systèmes articulaires actuels du genou et accroissent les risques et l'évolution de l'usure. These excessive mechanical stresses, limiting mobility, impoverish the performance of current knee joint systems and increase the risks and the development of wear.
I1 n'est pas rare aussi de constater un remodelage osseux néfaste voire une fracture de l'extrémité inférieure du fémur, conséquence directe de l'écart dimensionnel antéro-postérieur entre prothèse et site osseux prothèsé. It is not uncommon also to observe a harmful bone remodeling or even a fracture of the lower end of the femur, a direct consequence of the anteroposterior dimensional difference between prosthesis and prosthetic bone site.
Par l'invention, on propose de remédier à ces inconvénients au moyen d'une prothèse du genou permettant la gestion et la restauration simultanée de le cinématique fémoro-tibiale et de la cinématique fémoro-patellaire de part sa pièce fémorale dont l'encombrement antéropostérieur est variable. By the invention, it is proposed to remedy these drawbacks by means of a knee prosthesis allowing the management and the simultaneous restoration of the femoro-tibial kinematics and the femoro-patellar kinematics by virtue of its femoral part, the anteroposterior space requirement is variable.
A cet effet, l'invention a donc pour objet une pièce fémorale comportant un élément fémoral trochléenne et au moins un élément fémoral condylien et au moins un moyen de guidage ou d'assemblage ou de liaison de ces éléments. To this end, the invention therefore relates to a femoral component comprising a trochlear femoral element and at least one condylar femoral element and at least one means for guiding or assembling or connecting these elements.
Par élément fémoral condylien, on entend une pièce implantée pour restaurer au moins une des deux surfaces condyliennes de l'extrémité du fémur. L'association des deux éléments fémoraux condyliens restaurant chacun une des surfaces condyliennes du fémur est une variante possible et incluse dans le vocable élément fémoral condylien ci-après utilisé. The term “condylar femoral element” is understood to mean a part implanted to restore at least one of the two condylar surfaces of the end of the femur. The association of the two condylar femoral elements each restoring one of the condylar surfaces of the femur is a possible variant and included in the term condylar femoral element used below.
Selon l'invention, l'élément fémoral trochléen peut-être positionné par rapport à l'élément fémoral condylien à une distance règlable dans une direction sensiblement antéro-postérieur. Ces éléments peuvent ensuite être éventuellement assemblés selon au moins un moyen permettant de fixer l'encombrement antéro-postérieur adapté. According to the invention, the trochlear femoral element can be positioned relative to the condylar femoral element at an adjustable distance in a substantially anteroposterior direction. These elements can then be optionally assembled according to at least one means making it possible to fix the appropriate anteroposterior size.
Toujours selon l'invention, le dessin de la surface trochlénne de l'élément fémoral trochléen assurera - quelque soit l'encombrement antéro-postérieur - une continuité avec les surfaces condyliennes centrales de l'élément fémoral condylien de sorte que la patella prothétique, qui génère avec la surface trochléenne une articulation trochléo-patellaire, devienne en flexion importante (au delà de 60 ), une articulation condylo-patellaire. De manière semblable à l'anatomie, la réunion de l'articulation trochléo-patellaire et de l'articulation condylo-patellaire, constitue l'articulation fémoro-patellaire. Still according to the invention, the design of the trochlene surface of the trochlear femoral element will ensure - whatever the anteroposterior congestion - continuity with the central condylar surfaces of the condylar femoral element so that the prosthetic patella, which generates with the trochlear surface a trochleo-patellar articulation, becomes in significant flexion (beyond 60), a condylo-patellar articulation. In a similar way to the anatomy, the union of the trochleo-patellar joint and the condylo-patellar joint, constitutes the femoro-patellar joint.
Au sens de l'invention, la continuité de ces surfaces articulaires n' implique pas une appartenance stricte de la surface trochlénne à l'élément fémoral trochléen et des surfaces condyliennes centrales à l'élément fémoral condylien, chacune des ces surfaces pouvant se continuer sur l'élément complémentaire au voisinage de leur réunion. Within the meaning of the invention, the continuity of these articular surfaces does not imply a strict belonging of the trochlene surface to the trochlear femoral element and of the central condylar surfaces to the condylar femoral element, each of these surfaces being able to continue on the complementary element in the vicinity of their meeting.
Par ailleurs, l'invention ne préjuge pas des matériaux contitutifs des éléments fémoraux, classiquement métalliques, ils peuvent être par exemple céramiques ou synthétiques. Furthermore, the invention does not prejudge contiguous materials of the femoral elements, conventionally metallic, they may for example be ceramic or synthetic.
L'avantage de cette structure, outre la restauration indépendante des cinématiques décrites, réside en la possibilité de réduite d'un facteur sensiblement trois le nombre de pièces fémorales généralement présents dans une gamme de prothèse du genou. De plus, une modularité totale est envisageable entre les éléments fémoraux trochléens et les éléments fémoraux condyliens. Le cumul de ces avantages permet donc un accroissement des performances et de la longévité du système articulaire prothétique et une diminution importante du coût des prothèses du genou. The advantage of this structure, in addition to the independent restoration of the kinematics described, lies in the possibility of reducing by a factor of approximately three the number of femoral pieces generally present in a range of knee prostheses. In addition, a total modularity can be envisaged between the trochlear femoral elements and the condylar femoral elements. The combination of these advantages therefore allows an increase in performance and longevity of the prosthetic joint system and a significant reduction in the cost of knee prostheses.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description et des quelques exemples de réalisation donnés ci-après. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description and some examples of embodiments given below.
Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une pièce
fémorale de prothèse tricompartimentale du genou conforme à l'état
de la technique.Reference will be made to the accompanying drawings, among which
- Figure 1 is a schematic perspective view of a part
three-compartment knee prosthesis femoral conforms to condition
of technique.
- les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe de prothèses
du genou conformes à l'état de la technique.- Figures 2 and 3 are schematic sectional views of prostheses
knee according to the state of the art.
- la figure 4 est une vue schématique en perpective d'une des formes
de réalisation de la pièce fémorale à encombrement antéro-postérieur
règlable selon l'invention
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'une des formes
de réalisation de l'élément fémoral trochléen selon l'invention.- Figure 4 is a schematic perspective view of one of the forms
of the femoral piece with anteroposterior dimension
adjustable according to the invention
- Figure 5 is a schematic perspective view of one of the forms
for producing the trochlear femoral element according to the invention.
- la figure 6 est une vue schématique en perspective d'une des formes
de réalisation de l'élément fémoral condylien selon l'invention.- Figure 6 is a schematic perspective view of one of the forms
for producing the condylar femoral element according to the invention.
- les figures 7a, 7b,7c illustrent l'aspect règlable de l'encombrement
antéro-postérieur de l'élément fémorale.- Figures 7a, 7b, 7c illustrate the adjustable aspect of the size
anteroposterior of the femoral element.
La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une prothèse du genou. De manière connue, la pièce fémorale 1 est sensiblement en forme de U dont la surface extérieure définit une ou des surfaces condyliennes 2 et une surface trochléenne 3. Figure 1 is a schematic perspective view of a knee prosthesis. In known manner, the femoral part 1 is substantially U-shaped, the outer surface of which defines one or more condylar surfaces 2 and a trochlear surface 3.
Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en coupe de prothèses du genou conformes à l'état de la technique. Elles représentent respectivement un système prothétique dit à roulement-glissement, et un système prothétique dit à patin mobile. Ces vues en coupe sont situées au niveau de l'un des condyles de l'articualtion du genou. La pièce fémorale 1 est rapportée par tout moyen connu sur le fémur (F) préalablement taillé pour épouser la surface intérieure à facettes 4 de la pièce fémorale. De manière également connue, la prothèse comporte une pièce tibiale 5 comportant un plateau 6, un élément de couplage 7 aux surfaces condyliennes 2 et des moyens de fixation 8 de ce plateau au tibia (T). Cet élément de couplage 7 présente une surface supérieure 9 sensiblement cylindrique ou sphérique épousant la surface condylien 2 et est, soit solidaire du plateau 6 dans le cas de la fig 2, soit mobile par rapport au plateau 6 (patin mobile) dans la cas de la figure 3. Dans ce dernier cas, le patin mobile 7 présente une surface inférieure 10 sensiblement cylindrique ou sphérique ou plane pour glisser sur la surface supérieure 11 du plateau. Les prothèses sont représentées lorsque le genou est en extension, la flexion du genou s'opérant par rotation autour d'un axe instantané de rotation 12 dans le sens S. Figures 2 and 3 are schematic sectional views of knee prostheses according to the state of the art. They respectively represent a prosthetic system called rolling-sliding, and a prosthetic system called movable shoe. These sectional views are located at one of the condyles of the knee joint. The femoral part 1 is attached by any known means to the femur (F) previously cut to match the inner faceted surface 4 of the femoral part. In a manner also known, the prosthesis comprises a tibial part 5 comprising a plate 6, a coupling element 7 to the condylar surfaces 2 and means 8 for fixing this plate to the tibia (T). This coupling element 7 has a substantially cylindrical or spherical upper surface 9 matching the condylar surface 2 and is either secured to the plate 6 in the case of FIG 2, or movable relative to the plate 6 (movable pad) in the case of Figure 3. In the latter case, the movable shoe 7 has a lower surface 10 substantially cylindrical or spherical or planar to slide on the upper surface 11 of the plate. The prostheses are shown when the knee is in extension, the knee flexion operating by rotation around an instantaneous axis of rotation 12 in the S direction.
De manière toujours connue, la prothèse comporte une pièce patellaire 13 comportant des moyens de fixation 14 à la patella P. La pièce patellaire possède une surface 15 sensiblement sphérique ou cylindrique épousant la surface trochléenne 3 en regard. As always known, the prosthesis comprises a patellar part 13 comprising means 14 for attachment to the patella P. The patellar part has a substantially spherical or cylindrical surface 15 matching the trochlear surface 3 opposite.
Ces trois pièces lors de leur mouvement relatifs au cours de la flexion-extension, décrivent des cinématiques propres à la fonctionnalité de l'articulation du genou. These three parts during their relative movement during flexion-extension, describe kinematics specific to the functionality of the knee joint.
Du fait du concept monobloc de la pièce fémorale 1, les positionnements respectifs des surfaces condyliennes 2 et trochléenne 3 par rapport à l'extrémité du fémur F ne sont pas indépendants. Cette non-indépendance induit un non-respect au moins d'une des deux cinématiques fémoro-tibiale ou fémoro-patellaire ; Ceci entraine des contraintes mécaniques excessives qui limitent la mobilité et diminuent les performances du système articulaire. De plus, l'écart dimensionnel, notamment antéro-postérieur entre prothèse et fémur, peut générer des amorces de remodelage osseux ou de factures mettant en faillite l'ancrage de la prothèse, donc diminuant sa durée de vie. Due to the one-piece concept of the femoral part 1, the respective positions of the condylar 2 and trochlean surfaces 3 relative to the end of the femur F are not independent. This non-independence induces a non-compliance with at least one of the two femoro-tibial or femoro-patellar kinematics; This leads to excessive mechanical stresses which limit mobility and reduce the performance of the articular system. In addition, the dimensional difference, in particular anteroposterior between prosthesis and femur, can generate primers of bone remodeling or invoices bankrupting the anchoring of the prosthesis, therefore reducing its lifespan.
Une solution à ces problèmes est illustrée par les figures 4 à 7c. A la figure 4 est représenté une des formes de réalisation de la pièce fémorale 16 comportant un élément fémoral condylien 17 et un élément fémorale trochléen 18 et éventuellement au moins un moyen de fixation 19. La pièce fémorale 16 est rapportée par tout moyen connu sur le fémur préalablement taillé pour épouser les surfaces intérieures à facettes 20 et 21 respectivement des éléments fémoraux condyliens et trochléens. A solution to these problems is illustrated in Figures 4 to 7c. In Figure 4 is shown one of the embodiments of the femoral part 16 comprising a condylar femoral element 17 and a trochlear femoral element 18 and optionally at least one fixing means 19. The femoral part 16 is attached by any means known on the femur previously cut to match the faceted interior surfaces 20 and 21 respectively of the condylar and trochlear femoral elements.
L'élément fémoral condylien 17 est sensiblement en forme de L dont la surface extérieure définit une ou des surfaces condyliennes 22. The condylar femoral element 17 is substantially L-shaped, the outer surface of which defines one or more condylar surfaces 22.
L'élément fémoral trochléen 18 est sensiblement en forme de L dont la surface extérieure définit une surface trochléenne 23 (non visible). The trochlear femoral element 18 is substantially L-shaped, the outer surface of which defines a trochlear surface 23 (not visible).
Le guidage ou l'assemblage de ces éléments est réalisé à l'aide d'une glissière 24 autorissant un translation sensiblement antéro-postérieur, caractérisée par la variation de la distance AP. The guidance or assembly of these elements is carried out using a slide 24 allowing a substantially anteroposterior translation, characterized by the variation of the distance AP.
La continuité de la surface trochlénne de l'élément fémoral trochléen avec les surfaces condyliennes centrales de l'élément fémoral condylien est dans ce mode de réalisation assurée par un recouvrement 25 de l'élément fémoral trochléen sur l'élément fémoral condylien. Ainsi, la pièce patellaire 13 qui possède une surface 15 sensiblement sphérique ou cylindrique épouse la surface trochléenne 23 en regard et épouse en outre les surfaces condyliennes centrales 26 dans une flexion importante (Fig 5 et 6). The continuity of the trochlene surface of the trochlear femoral element with the central condylar surfaces of the condylar femoral element is in this embodiment ensured by an overlap of the trochlear femoral element on the condylar femoral element. Thus, the patellar part 13 which has a substantially spherical or cylindrical surface 15 conforms to the trochlean surface 23 opposite and furthermore marries the central condylar surfaces 26 in a significant flexion (FIGS. 5 and 6).
La figure 5 illustre l'élément fémoral trochléen comportant un des éléments d'une des formes de réalisation de la liaison glissière 23 par tenon 27. On retrouve par ailleurs une des solutions non limitative de réalisation de la continuité des surfaces articulaires en regard de la pièce patellaire 13, illustrée par le recouvrement 23 et les surfaces condyliennes centrales 26. FIG. 5 illustrates the trochlear femoral element comprising one of the elements of one of the embodiments of the slide connection 23 by tenon 27. There is also one of the non-limiting solutions for achieving the continuity of the articular surfaces opposite the patellar part 13, illustrated by the covering 23 and the central condylar surfaces 26.
La figure 6 illustre l'élément fémoral condylien comportant un des éléments d'une des formes de réalisation de la glissière 24 par mortaise 28. On retrouve par ailleurs une des solutions non limitative de réalisation de la continuité des surfaces articulaires en regard de
la pièce patellaire 13, illustrée par les surfaces condyliennes centrales 26.FIG. 6 illustrates the condylar femoral element comprising one of the elements of one of the embodiments of the slide 24 by mortise 28. There is also one of the non-limiting solutions for achieving the continuity of the articular surfaces opposite.
the patellar part 13, illustrated by the central condylar surfaces 26.
La figure 7a illustre l'encombrement antéro-postérieur minimum de la pièce fémorale selon l'invention. FIG. 7a illustrates the minimum anteroposterior size of the femoral part according to the invention.
La figure 7b illustre l'encombrement antéro-postérieur maximum de la pièce fémorale selon l'invention. FIG. 7b illustrates the maximum anteroposterior size of the femoral part according to the invention.
La différence entre ces deux encombrements est caractérisé par la distance D qui à titre d'exemple peut être de l'ordre de 10 mm. La figure 7c illustre l'infinité de valeur possible de la distance AP qui caractérise l'encombrement variable de la pièce fémorale 16, objet de la présente invention. The difference between these two dimensions is characterized by the distance D which, for example, can be of the order of 10 mm. FIG. 7c illustrates the infinity of possible value of the distance AP which characterizes the variable size of the femoral part 16, object of the present invention.
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