FR2931656A1 - Dispositif de fixation d'un insert dans une cupule pour implant cotyloidien - Google Patents

Dispositif de fixation d'un insert dans une cupule pour implant cotyloidien Download PDF

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Abstract

Le dispositif de fixation comprend une bague (2) dont la surface intérieure est délimitée par une surface tronconique interne (3) destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique (19) de forme complémentaire ménagée sur la surface extérieure d'un insert et dont la surface extérieure est délimitée par une surface tronconique externe (4) destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique (14) de forme complémentaire ménagée dans la cavité délimitée par une cupule (12) pour implant cotyloïdien, les surfaces tronconiques interne et externe convergeant dans la même direction. Des moyens de mise en prise (8) d'un outil d'extraction sont ménagés sur la bague.

Description

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un insert dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, dans une cavité délimitée par une cupule pour implant cotyloïdien destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne.
Le traitement des hanches arthrosiques ou le traitement des fractures du col du fémur peut être réalisé en utilisant divers implants prothétiques, notamment des implants cotyloïdiens. Les chirurgiens disposent de différents types d'implants cotyloïdiens adaptés selon l'anatomie et la qualité osseuse du fémur ou de l'os 10 iliaque du patient à traiter. II existe des implants cotyloïdiens comportant une cupule métallique hémisphérique destinée à être fixée par impaction dans une cavité cotyloïdienne et délimitant une cavité intérieure dans laquelle est destiné à être monté un insert recevant une tête fémorale prothétique. 15 Selon le type d'implant utilisé, l'insert peut être réalisé en polyéthylène à très haut poids moléculaire, en céramique ou en alliage métallique tel qu'un alliage de chrome-cobalt. Ainsi, en fonction notamment de l'espérance de vie du patient et de ses antécédents médicaux, le chirurgien peut sélectionner le type d'insert le mieux adapté au patient. 20 Il doit être noté que les moyens de fixation de l'insert dans la cupule sont différents selon les matériaux constitutifs de l'insert. Lorsque l'insert est déformable élastiquement et est réalisé par exemple en polyéthylène à très haut poids moléculaire, la cupule comporte des moyens de fixation par encliquetage destinés à coopérer avec la surface 25 extérieure de l'insert. Les moyens de fixation par encliquetage comportent une succession d'encoches trapézoïdales en queue d'aronde ménagées dans la cupule et débouchant du côté de l'ouverture de la cupule, dans lesquelles sont destinées à être encliquetées des dents quadrangulaires ménagées sur l'insert et présentant une largeur supérieure à l'ouverture des encoches. La mise en 30 place de l'insert se fait grâce à une déformation élastique des dents ménagées sur l'insert, puis à un fluage de la matière constitutive des dents dans les encoches. Lorsque l'insert est rigide et est réalisé par exemple en céramique ou en alumine, la cupule comporte des moyens de fixation par frottement 35 destinés à coopérer avec la surface extérieure de l'insert. Les moyens de fixation par frottement comportent une partie tronconique ménagée dans la cavité intérieure délimitée par la cupule, la partie tronconique s'étendant sur une portion de la cavité intérieure à partir de l'ouverture de la cupule. La partie tronconique est destinée à coopérer par frottement avec une portion de forme complémentaire ménagée sur la surface extérieure de l'insert.
Il doit être noté qu'il existe des cupules comportant des premiers moyens de fixation par frottement destinés à coopérer avec la surface extérieure d'un premier type d'insert, et des seconds moyens de fixation par encliquetage destinés à coopérer avec la surface extérieure d'un second type d'insert.
Généralement, le chirurgien choisit en phase pré-opératoire le type d'insert qui est le mieux adapté à la pathologie et à l'anatomie du patient à traiter. Cependant, le chirurgien doit parfois modifier son choix d'insert en phase per-opératoire, notamment lorsqu'il constate que la qualité mécanique osseuse du fémur ou de l'os iliaque est différente de celle prévue ou lorsqu'il constate qu'il existe un risque d'instabilité de l'implant. L'utilisation d'un implant constitué d'une cupule et d'un insert tels que décrits précédemment permet de remplacer en phase per-opératoire l'insert préalablement fixé dans la cupule par un autre insert mieux adapté à la pathologie du patient, et ce sans nécessiter l'extraction de la cupule fixée dans l'os iliaque. Ces dispositions permettent donc d'éviter d'importantes pertes osseuses. Toutefois, un tel implant cotyloïdien présente certains inconvénients lorsque l'insert est réalisé en matériau rigide et fragile, tel que 25 l'alumine. En effet, lorsque la cupule est métallique et lorsque l'insert est en alumine, il est parfois difficile d'extraire l'insert hors de la cupule compte tenu de l'emmanchement tronconique enivre ces deux éléments qui est peu réversible dû à l'importance du coefficient de frottement métal / alumine. 30 En outre, l'extraction de l'insert en alumine peut parfois nécessiter des forces de traction supérieure à la force de tenue de la cupule dans l'os iliaque, ce qui peut générer une extraction de la cupule hors de l'os iliaque et donc d'importantes pertes osseuses qui sont très néfastes pour le patient. De plus, l'application de forces de traction importantes sur l'insert 35 peut générer une rupture de l'insert et donc la migration dans l'organisme du patient de particules d'alumine très néfastes pour ce dernier.
Il doit être noté que l'insert en alumine est inclus dans la cavité de la cupule de manière à obtenir une amplitude de mouvements suffisante au niveau de la hanche du patient. Ainsi, l'insert n'offre pas de prise permettant d'appliquer une force d'extraction sur ce dernier.
Il doit être précisé que la nature fragile de l'alumine empêche la réalisation de trous taraudés ou ayant un autre relief dans l'insert pour permettre de créer des prises pour un outil d'extraction. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Le problème technique à la base de l'invention est donc la réalisation d'un dispositif de fixation d'un insert dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, dans une cavité délimitée par une cupule pour implant cotyloïdien destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, qui soit de structure simple et qui permette une extraction aisée d'un insert en matériau rigide hors de la cupule associée durant une réintervention chirurgicale. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de fixation d'un insert réalisé en matériau rigide, tel que de la céramique ou de l'alumine, dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, dans une cavité délimitée par une cupule pour implant cotyloïdien destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, caractérisé en ce qu'il comprend une bague dont la surface intérieure est délimitée par une surface tronconique interne destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique de forme complémentaire ménagée sur la surface extérieure de l'insert et dont la surface extérieure est délimitée par une surface tronconique externe destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique de forme complémentaire ménagée dans la cavité délimitée par la cupule, les surfaces tronconiques interne et externe convergeant dans la même direction, et en ce que des moyens de mise en prise d'un outil d'extraction sont ménagés sur la bague.
La présence des moyens de mise en prise sur la bague intermédiaire de fixation permet une extraction aisée de l'insert hors de la cupule à l'aide d'un outil d'extraction approprié. De plus, l'utilisation de la bague intermédiaire de fixation permet d'éviter d'exercer des forces de traction directement sur l'insert, et donc d'éviter une rupture de celui-ci lorsqu'il est réalisé en matériau rigide et fragile tel que l'alumine.
En outre, en condition d'utilisation du dispositif de fixation selon l'invention, l'insert est soumis uniquement à des forces de compression auxquelles il résiste très bien lorsqu'il est réalisé en alumine. Pour des raisons économique, il est avantageux de pouvoir utiliser un même insert pour différentes tailles d'implants cotyloïdiens et donc pour différentes tailles de cupules. Ceci est possible en utilisant des bagues de différentes tailles. Dans ce cas, la différence d'épaisseur est compensée par la bague et non par la cupule. De ce fait, il est possible de conserver des cupules de faible épaisseur, ce qui est primordial lorsque la cupule est également agencée pour recevoir des inserts déformables élastiquement. De préférence, la surface tronconique interne présente un angle au sommet supérieur à celui de la surface tronconique externe. Avantageusement, les surfaces tronconiques interne et externe sont coaxiales.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de mise en prise comportent au moins un trou taraudé ménagé dans la bague et débouchant au niveau de l'extrémité de plus grande section de la bague. La présence de ces trous taraudés permet la fixation d'une portion filetée d'un outil d'extraction sur la bague afin de pouvoir exercer aisément une force de traction sur celle-ci. Lorsque les trous taraudés sont traversants et débouchent au niveau de la cupule, il est possible d'appliquer une force d'extraction sur la bague en vissant un outil d'extraction dans l'un des trous traversants jusqu'à ce qu'il prenne appui sur la cupule et entraîne un écartement relatif entre la cupule et la bague.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la bague comprend, à son extrémité de plus grande section, un rebord s'étendant vers l'extérieur. De préférence, le rebord s'étend sensiblement sur toute la périphérie de la bague.
Avantageusement, la surface du rebord tournée vers l'intérieur de la bague est délimitée par une portion tronconique d'angle au sommet supérieur à celui de la surface tronconique interne. Selon une caractéristique de l'invention, le rebord présente sur au moins une partie de sa périphérie un profil sensiblement arrondi ou chanfreiné.
Ces dispositions permettent d'éviter la présence d'une arête saillante pouvant créer un conflit douloureux avec le psoas du patient.
Selon une autre caractéristique de l'invention un microfiletage est ménagé sur la surface tronconique externe de la bague. Le microfiletage est de préférence trapézoïdal. Le microfiletage est destiné à se déformer sous charge de manière à assurer un contact surfacique entre la bague et la cupule malgré les dispersions de tolérance de fabrication de la surface tronconique externe de la bague et de la partie tronconique de forme complémentaire de la cupule. Avantageusement, la surface tronconique interne présente un angle au sommet d'environ 19° et la surface tronconique externe présente un angle au sommet inférieur à 16°, et de préférence d'environ 14°.
Le fait que l'angle au sommet de la surface tronconique interne soit d'environ 19° permet un blocage difficilement réversible entre la bague et l'insert lorsque celui-ci est réalisé en alumine et lorsque celle-ci est métallique, compte tenu du coefficient de frottement métal / alumine. Pour une bague et une cupule réalisées en alliage de titane, l'able au sommet de la surface tronconique externe est de préférence égal à 14°. Cette valeur d'angle permet d'assurer un blocage efficace de la bague dans la cupule compte tenu du coefficient de frottement alliage de titane / alliage de titane. Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague est 20 métallique. La présente invention concerne également un implant cotyloïdien comprenant une cupule de forme sensiblement hémisphérique et destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, la cupule délimitant une cavité intérieure dans laquelle est ménagée une portion tronconique, et un insert 25 réalisé en matériau rigide, tel que de la céramique ou de l'alumine, dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, une portion tronconique étant ménagée sur la surface extérieure de l'insert, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation selon l'invention. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la 30 description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif de fixation et de cet implant cotyloïdien. Figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de fixation selon l'invention. 35 Figure 2 est une vue de dessus du dispositif de fixation de figure 1.
Figure 3 est une vue partielle en coupe, à l'échelle agrandie, du microfiletage ménagé sur le dispositif de fixation. Figure 4 est une vue en coupe d'un implant cotyloïdien comprenant le dispositif de fixation de figure 1.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de fixation d'un insert réalisé en matériau rigide dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique, dans une cavité délimitée par une cupule pour implant cotyloïdien destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne. Le dispositif de fixation comprend une bague métallique 2 réalisée 10 de préférence en alliage de titane, en alliage de chrome cobalt ou en acier inoxydable. La surface intérieure de la bague 2 est délimitée par une surface tronconique interne 3 destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique de forme complémentaire ménagée sur la surface extérieure de 15 l'insert, tandis que la surface extérieure de la bague 2 est délimitée par une surface tronconique externe 4 destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique de forme complémentaire ménagée dans la cavité délimitée par la cupule. Les surfaces tronconiques interne et externe 3, 4 sont coaxiales et 20 convergent dans la même direction. La surface tronconique interne 3 présente un angle au sommet supérieur à celui de la surface tronconique externe 4. La surface tronconique interne 3 présente de préférence un angle au sommet d'environ 19° tandis que la surface tronconique externe 4 présente un angle au sommet inférieur à 16°, 25 et de préférence égal 14°. La bague 2 comprend, à son extrémité de plus grande section, un rebord 5 s'étendant radialement vers l'extérieur. Comme montré sur la figure 2, le rebord 5 s'étend sur toute la périphérie de la bague 2 et forme une couronne. La surface du rebord 5 tournée vers l'intérieur de la bague 2 est 30 délimitée par une portion tronconique 6 coaxiale avec les surfaces interne 3 et externe 4 et d'angle au sommet supérieur à celui de la surface tronconique interne 3. La portion tronconique 6 s'étend à partir de l'extrémité de plus grande section de la surface tronconique interne 3. Le rebord 5 présente une zone chanfreinée 7 s'étendant sur 35 environ 25% de la périphérie du rebord 5.
Le dispositif de fixation comprend des moyens de mise en prise d'un outil d'extraction ménagés sur la bague 2. Les moyens de mise en prise comportent des trous taraudés traversants 8 ménagés dans le rebord 5 de la bague 2. Les trous taraudés 8 s'étendent parallèlement à l'axe A de la bague 2.
Un microfiletage 9 est ménagé sur la surface tronconique externe 3 de la bague 2. Comme montré sur la figure 3, le microfiletage 9 est trapézoïdal et présente une hauteur de filet d'environ 2 mm. La figure 4 représente un implant cotyloïdien 11 comprenant une cupule métallique 12 pour implant cotyloïdien. La cupule 12 est réalisée dans un métal ostéo-conducteur, tel qu'un alliage de titane, et est revêtue d'hydroxyapatite afin de favoriser sa fixation biologique dans l'os iliaque et pour créer un barrage à la migration d'éventuelles particules d'usure de la cupule. La cupule 12 est de forme sensiblement hémisphérique et est destinée à être fixée par impaction dans une cavité cotyloïdienne. La cupule 12 délimite une cavité intérieure 13 dans laquelle est ménagée une portion tronconique 14. La portion tronconique 14 s'étend sur une portion de la cavité intérieure à partir de l'ouverture de la cupule 12 et elle est prolongée par une partie en forme de calotte sphérique 15 qui forme le fond de la cavité intérieure 13.
L'implant cotyloïdien 12 comprend également un insert 16 réalisé en matériau rigide, tel que de la céramique ou de l'alumine. L'insert 16 délimite une cavité sensiblement hémisphérique 17 dans laquelle est montée articulée une tête fémorale prothétique 18. Une portion tronconique 19 est ménagée sur la surface extérieure de l'insert 16.
L'implant cotyloïdien comprend en outre une bague 2 selon l'invention. Comme montré sur la figure 4, en condition d'utilisation, la portion tronconique 14 de la cupule coopère par frottement avec la surface tronconique externe 4 de la bague 2 afin de réaliser une fixation par emmanchement tronconique de la bague 2 dans la cupule 12, tandis que la surface tronconique interne 3 de la bague 2 coopère par frottement avec la portion tronconique 19 de l'insert 16 afin de réaliser une fixation par emmanchement tronconique de l'insert 16 dans la bague 2. De préférence, la bague 2 est frettée à chaud autour de l'insert 16.
Selon une alternative, l'insert 16 est monté à l'intérieur de la bague 2 à l'aide d'une presse assurant une pénétration de l'insert 16 vers l'extrémité de plus faible section de la bague 2. Le montage de l'insert 16 dans la bague 2 est agencé afin d'assurer, en condition d'utilisation de l'implant 11, une force de compression de la bague sur l'insert uniformément répartie sur la surface tronconique externe de l'insert.
Il doit être noté que le rebord 5 recouvre sensiblement la totalité du bord de l'ouverture de la cavité intérieure 13 délimitée par la cupule 12, sans toutefois appuyer sur ce bord afin de privilégier le contact entre les surfaces tronconiques complémentaire de la bague et de la cupule. Il doit également être noté que l'angle au sommet de la portion 10 tronconique 6 est déterminé pour éviter tout contact avec le col fémoral prothétique 21 d'une tige fémorale prothétique. La cupule 12 comporte des moyens de fixation par encliquetage destinés à coopérer avec la surface extérieure d'un insert déformable élastiquement. Ainsi, la cupule 12 est agencée pour recevoir soit une bague 2 15 et un insert 16 en matériau rigide, soit un insert en matériau élastiquement déformable. Comme montré sur la figure 4, les moyens de fixation par encliquetage comportent une succession d'encoches trapézoïdales en queue d'aronde 22 ménagées dans la cupule 12 et débouchant du côté de l'ouverture 20 de la cupule, dans lesquelles sont destinées à être encliquetées des dents quadrangulaires ménagées sur l'insert et présentant une largeur supérieure à l'ouverture des encoches. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de fixation, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle 25 en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation d'un insert (16) réalisé en matériau rigide, tel que de la céramique ou de l'alumine, dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique (18), dans une cavité (13) délimitée par une cupule (12) pour implant cotyloïdien destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, caractérisé en ce qu'il comprend une bague (2) dont la surface intérieure est délimitée par une surface tronconique interne (3) destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique (19) de forme complémentaire ménagée sur la surface extérieure de l'insert et dont la surface extérieure est délimitée par une surface tronconique externe (4) destinée à coopérer par frottement avec une portion tronconique (14) de forme complémentaire ménagée dans la cavité délimitée par la cupule (12), les surfaces tronconiques interne et externe convergeant dans la même direction, et en ce que des moyens de mise en prise (8) d'un outil d'extraction sont ménagés sur la bague.
  2. 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface tronconique interne (3) présente un angle au sommet supérieur 20 à celui de la surface tronconique externe (4).
  3. 3. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces tronconiques interne et externe sont coaxiales.
  4. 4. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que les moyens de mise en prise comportent au moins un trou taraudé (8) ménagé dans la bague (2) et débouchant au niveau de l'extrémité de plus grande section de la bague.
  5. 5. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague (2) comprend, à son extrémité de plus grande 30 section, un rebord (5) s'étendant vers l'extérieur.
  6. 6. Dispositif de fixation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rebord (5) s'étend sensiblement sur toute la périphérie de la bague.
  7. 7. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la surface du rebord tournée vers l'intérieur de la bague 35 est délimitée par une portion tronconique (6) d'angle au sommet supérieur à celui de la surface tronconique interne (3).
  8. 8. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le rebord (5) présente sur au moins une partie de sa périphérie un profil sensiblement arrondi ou chanfreiné (7).
  9. 9. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 8, 5 caractérisé en ce qu'un microfiletage (9) est ménagé sur la surface tronconique externe (4) de la bague (2).
  10. 10. Dispositif de fixation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le microfiletage (9) est trapézoïdal.
  11. 11. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 10, 10 caractérisé en ce que la surface tronconique interne (3) présente un angle au sommet d'environ 19°.
  12. 12. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface tronconique externe (4) présente un angle au sommet inférieur à 16°, et de préférence d'environ 14°. 15
  13. 13. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la bague (2) est métallique.
  14. 14. Implant cotyloïdien (11) comprenant une cupule (12) de forme sensiblement hémisphérique et destinée à être fixée dans une cavité cotyloïdienne, la cupule (12) délimitant une cavité intérieure (13) dans laquelle 20 est ménagée une portion tronconique (14), et un insert (16) réalisé en matériau rigide, tel que de la céramique ou de l'alumine, dans lequel est destinée à être articulée une tête fémorale prothétique (18), une portion tronconique (19) étant ménagée sur la surface extérieure de l'insert, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 à 13.
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