FR3066101B1 - Implant pour arthroplastie chirurgicale comportant deux pieces - Google Patents

Implant pour arthroplastie chirurgicale comportant deux pieces Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet un implant pour le domaine de l'arthroplastie chirurgicale, comportant une surface articulaire (24) et une tige arrière d'ancrage (50) réalisant un ancrage dans l'os, caractérisé en ce qu'il comporte deux pièces distinctes formant une tête de resurfaçage (20) comprenant la surface articulaire (24) et une pièce d'ancrage (40) comprenant la tige d'ancrage (50), chaque pièce présentant une face d'appui (22, 42) venant en contact sur l'autre face d'appui, ces faces d'appui (22, 42) comportant un système d'assemblage comprenant des pions (32, 44) s'ajustant chacun dans un perçage (30) de l'autre pièce.

Description

IMPLANT POUR ARTHROPLASTIE CHIRURGICALE COMPORTANT DEUX PIECES
La présente invention concerne un implant pour le domaine de l'arthroplastie permettant de réaliser des réparations chirurgicales d'articulations, utilisé en particulier dans l'orthopédie pour les arthroplasties des orteils.
Différents systèmes d'implants connus pour les orteils concernent les hémi-arthroplasties comprenant le remplacement d'une surface articulaire abîmée au moyen d'un implant, ou les arthroplasties comprenant le remplacement de la totalité d'une articulation abîmée au moyen de plusieurs implants. Ces implants permettent de traiter en particulier les maladies suivantes.
La réalisation d'une hémi-arthroplastie pour le traitement de la maladie de Freiberg, sur des têtes du deuxième ou troisième rayon métatarsien. La réalisation d'une hémi-arthroplastie des têtes du deuxième, troisième ou quatrième rayon métatarsien pour le traitement de l'arthrose, de subluxations ou de traumatismes. La réalisation d'arthroplasties des articulations, en particulier d'arthroplasties des articulations métatarsophalangiennes du pied pour le traitement de l'arthrose ou de traumatismes.
Différents types d'implants chirurgicaux sont connus pour réaliser ces d'opérations.
Un type d'implant connu pour une arthroplastie, présenté notamment par le document US-B1-6319284, comporte une tige proximale s'implantant dans le métatarsien, une tige distale s'implantant dans la phalange proximale, et une zone centrale recréant la mobilité articulaire avec une liaison pivot utilisant une rigidité d'une matière souple spécifique.
Ce type de prothèse présente néanmoins des résultats passables à long terme, et des complications importantes.
Un autre type d'implant connu pour une hémi-arthroplastie de la base de la phalange, présenté notamment par le document US-A1-20150250602, comporte une tête avec une surface articulaire de resurfaçage de la base de la phalange proximale, disposant vers l'arrière d'une tige pour l'ancrage dans l'os. La surface articulaire présente une concavité en forme de condyle qui s'articule sur la surface articulaire du métatarsien adjacent.
Un autre type d'implant connu pour une hémi-arthroplastie de la tête métatarsienne, présenté notamment par le document US-A1-20100262254, comporte une tête avec surface articulaire de la tête du métatarsien, disposant d'une tige pour l'ancrage dans l'os. La surface articulaire présente une convexité en forme de condyle qui s'articule sur la surface articulaire de la phalange proximale adjacente.
Un autre type d'implant connu pour une arthroplastie totale de l'articulation, présenté notamment par le document FR-A1-2858545, comporte un premier élément présentant une tête avec surface articulaire de la tête métatarsienne, équipé d'une tige arrière pour son ancrage dans le métatarsien, et un second élément présentant une tête avec surface articulaire de la phalange proximale, équipé aussi d'une tige arrière pour son ancrage dans la phalange. Les deux surfaces articulaires s'adaptent afin d'optimiser la mobilité articulaire.
Pour ces trois derniers types d'implant les résultats sont relativement bons même si de nombreuses complications peuvent apparaître quelques années après l'implantation. Néanmoins, les prothèses pour la réalisation d'hémi-arthroplasties de la base de la phalange et pour la réalisation d'arthroplasties totales sont généralement adaptées seulement au premier rayon métatarsien.
De plus ces différents types d'implant résolvent essentiellement le problème d'usure de la surface articulaire, avec une surface adaptée pour la surface articulaire opposée, et une tige d'ancrage disposée directement en arrière de la tête. Le problème de la tenue primaire dans l'os de la tige d'ancrage est relégué au second plan, avec des formes de cette tige variées comprenant en particulier une forme cylindrique ou conique.
Un autre type d'implant connu, présenté notamment par le document WO-A1-2010079288, comporte deux pièces, et un assemblage entre la tête présentant la surface articulaire et une pièce d'ancrage comprenant un emboîtement conique.
Toutefois ce type d'assemblage pose des problèmes particuliers pour garantir une tenue optimale entre les deux pièces. En particulier l'usinage des cônes d'emboîtement de petits diamètres avec des tolérances serrées s'avère complexe. De plus la force de retenue de l'assemblage est très dépendant des tolérances des différents paramètres des deux cônes s'emboîtant l'un dans l'autre.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet un implant pour le domaine de l'arthroplastie chirurgicale, comportant une surface articulaire et une tige arrière d'ancrage réalisant un ancrage dans l'os, cet implant étant remarquable en ce qu'il comporte deux pièces distinctes formant une tête de resurfaçage comprenant la surface articulaire et une pièce d'ancrage comprenant la tige d'ancrage, chaque pièce présentant une face d'appui venant en contact sur l'autre face d'appui, ces faces d'appui comportant un système d'assemblage comprenant des pions s'ajustant chacun dans un perçage de l'autre pièce.
Un avantage de cet implant est que les faces d'appui ainsi que les pions s'ajustant chacun dans un perçage de l'autre pièce, permettent de former un assemblage précis et rigide dans toutes les directions, qui peut présenter une bonne tenue avec des usinages simples et économiques ne nécessitant pas de tolérance de fabrication très réduite.
On peut ainsi adapter de manière précise chaque pièce pour son usage particulier, notamment leurs matériaux, la tête prévue pour la resurfaçage de la surface de l'articulation, et la tige arrière présentant des formes spécifiques réalisant un ancrage dans l'os fiable. L'implant selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, le système d'assemblage comporte deux pions présentant des axes parallèles, un perçage recevant un de ces pions présentant une section transversale allongée dans une direction passant par l'axe des deux pions. On s'affranchit de cette manière d'une précision d'usinage de la distance entre l'axe de ces deux pions.
En particulier, chaque face d'appui peut comporter un seul pion.
Avantageusement, un pion d'assemblage comporte une rainure annulaire recevant un élément circulaire élastique qui est engagé aussi dans une gorge intérieure du perçage recevant ce pion d'assemblage. On obtient par simple emboîtement un assemblage résistant qui peut être produit de manière économique.
Avantageusement, la pièce d'ancrage comporte autour de sa face d'appui un épaulement disposé avant la tige d'ancrage. Cet épaulement évite un enfoncement de la pièce d'ancrage dans l'os.
Avantageusement, la tige d'ancrage comporte en vue de côté après l'épaulement une première partie triangulaire.
Dans ce cas, la tige d'ancrage peut comporter en vue de côté après la première partie triangulaire, une deuxième partie droite qui se termine en pointe.
Avantageusement, la tige d'ancrage présente une section transversale rectangulaire.
Avantageusement, la tête de resurfaçage est réalisée dans un alliage métallique comprenant du chrome et du cobalt.
Avantageusement, la pièce d'ancrage est réalisée dans un alliage de titane.
Avantageusement, la tige d'ancrage comporte un revêtement à base de poudre de titane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux figures annexées suivantes : - la figure 1 présente les os d'un pied ayant subi une hémi-arthroplastie de la tête du deuxième rayon métatarsien, avec un implant selon l'invention ; - les figures 2 et 3 présentent les deux pièces de cet implant comprenant respectivement une tête et une tige d'ancrage ; - les figures 4, 5 et 6 présentent la tête de cet implant vu respectivement de l'arrière, de dessus et de côté ; - les figures 7 et 8 sont des vues en coupe axiale respectivement du perçage d'assemblage de la tête et du pion d'assemblage de la tige, pour l'assemblage des deux pièces ; - les figures 9 et 10 sont des vues en coupe axiale présentant deux étapes successives de l'entrée du pion d'assemblage dans son perçage d'assemblage ; - la figure 11 présente un ressort entourant le pion d'assemblage ; - la figure 12 présente une vue de côté ainsi que quatre vues en coupe transversale de la tige d'ancrage suivant les plans de coupe A-A, B-B, C-C et D-D ; et - la figure 13 présente trois tailles de tête et trois tailles de tige d'ancrage compatibles entre elles.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
La figure 1 présente un pied droit comportant successivement sur le deuxième orteil, un métatarse 2, une phalange proximale 6, une phalange moyenne 8 et enfin une phalange distale 10.
La tête du métatarse 2 a subi une opération chirurgicale d'hémi-arthroplastie, en recevant un implant 4 présentant une surface articulaire venant en contact d'une surface correspondante de la phalange proximale 6.
Les figures 2, 3 et 4 présentent une tête de resurfaçage 20 comportant du côté avant indiqué par la flèche « AV » une surface articulaire 24, deux flancs latéraux plans et parallèles 26, et une face arrière plane d'appui 22 s'ajustant sur une face avant plane d'appui 42 d'une pièce d'ancrage 40.
La pièce d'ancrage 40 comporte en arrière de la face avant d'appui 42, une tige d'ancrage 50 qui s'affine progressivement en partant vers l'arrière, prévue pour être implantée dans l'os.
La face avant d'appui 42 de la pièce d'ancrage 40 comporte dans un plan médian vertical un pion d'assemblage cylindrique 44, qui s'ajuste dans un perçage principal 30 disposé au milieu de la face arrière d'appui 22 de la tête de resurfaçage 20.
La face arrière d'appui 22 de la tête de resurfaçage 20 comporte au-dessus de son perçage d'assemblage 30 un pion de calage angulaire 32 présentant un diamètre et une longueur réduits par rapport au pion d'assemblage 44, qui s'ajuste dans un perçage de calage 52 de la face avant d'appui 42 de la pièce d'ancrage 40.
Chaque flanc latéral 26 de la tête de resurfaçage 20 comporte dans sa partie centrale une échancrure 28 inclinée à 30° par rapport à la face plane d'appui 22, formant un creux à la fois sur ce flanc latéral et sur la face arrière d'appui 22.
La figure 5 présente en vue de dessus le rayon transverse RI de la surface articulaire 24, qui est centré sur un point se trouvant sur l'axe principal X du pion de calage 32.
La figure 6 présente en vue de côté le rayon sagittal R2 de la surface articulaire 24, qui est centré légèrement au-dessus de l'axe du perçage principal 30.
Les rayons RI, R2 de la surface articulaire 24 sont prévus pour être légèrement inférieurs aux rayons correspondants de la base phalangienne, pour s'adapter parfaitement dans le plan sagittal et dans le plan transversal avec une surface en contact importante.
En vue de dessus le rayon RI est raccordé aux flancs latéraux 26 par un petit rayon de raccordement 34. En vue de côté le rayon R2 se termine sur le dessus par un méplat 36. A titre d'exemple le rayon transverse RI peut être de 10mm et le rayon sagittal de 8,5 mm. L'épaisseur E de la tête de resurfaçage 20 dans le plan transverse peut être de 10mm, et la hauteur H dans le plan sagittal de 16mm.
La surface articulaire 24 subit un polissage miroir afin de diminuer le coefficient de frottement, pour limiter la fatigue du cartilage en regard et éviter une usure avec le temps pouvant engendrer des douleurs articulaires. Avantageusement le polissage présente une rugosité Ra de 0,05.
Le matériau de la tête de resurfaçage 20 comporte des bonnes propriétés tribologique avec le cartilage osseux en regard, tout en étant bio-compatible et implantable à long terme. On peut utiliser notamment un alliage chrome-cobalt selon les normes ISO 5832-12 et ASTM F1537.
Les figures 7 et 8 présentent le pion d'assemblage 44 comprenant en partant de l'avant, une forme avant légèrement conique présentant un petit bombage, puis une rainure annulaire 46, et enfin une forme cylindrique 48.
Le perçage d'assemblage 30 de la tête de resurfaçage 20 comporte une gorge annulaire intérieure 60.
La figure 11 présente un ressort hélicoïdal 70 enroulé de manière à s'inscrire dans un volume torique, qui s'ajuste à la fois sur la rainure annulaire 46 du pion d'assemblage 44, et dans la gorge intérieure 60 du perçage d'assemblage 30.
Lors de l'assemblage en pressant la tête de resurfaçage 20 sur la pièce d'ancrage 40, la forme avant conique du pion d'assemblage 44 facilite son introduction dans le perçage d'assemblage 30, puis comme présenté figure 9, s'introduit dans le ressort torique 70 pour le comprimer radialement vers l'extérieur.
En parallèle le pion de calage 32 de la tête de resurfaçage 20, comprenant un chanfrein d'entrée à son extrémité, pénètre dans le perçage de calage 52 de la pièce d'ancrage 40.
En continuant l'assemblage comme présenté figure 10, le ressort torique 70 descend dans la rainure annulaire 46 en détendant ses spires, ce qui forme un assemblage robuste résistant à l'arrachement, maintenant les deux faces d'appui 22, 42 des deux éléments en appui l'une sur l'autre.
Avantageusement le perçage de calage 52 comporte une forme oblongue allongée radialement suivant une direction passant par les axes des pions 32, 42, présentant une largeur ajustée pour recevoir le diamètre du pion de calage 32 afin d'assurer un calage angulaire précis de la tête de resurfaçage 20 par rapport à la pièce d'ancrage 40. Cette forme allongée radialement présente une hauteur permettant de s'affranchir d'une tolérance de fabrication précise entre les axes du pion de calage 32 et du pion d'assemblage 44.
Le démontage de la tête de resurfaçage 20 en cas d'erreur ou de reprise chirurgicale, peut se faire avec une traction sur cette tête afin de comprimer à nouveau le ressort torique 70. Avantageusement pour obtenir une sécurité de fonctionnement, la résistance à l'arrachement est d'au moins 50N.
Le démontage de la tête de resurfaçage 20 se fait avec une pince présentant des mors de forme pointue, qui se positionnent entre les deux faces d'appui 22, 42 en s'insérant dans les échancrures inclinées 28 de cette tête afin de les guider, puis en se glissant entre ces faces afin de les écarter en appliquant une force d'arrachement suffisante.
La figure 12 présente la tige d'ancrage 50 comportant du côté avant après un épaulement transversal 80 entourant la face avant d'appui 42, une section transversale rectangulaire qui se réduit progressivement.
La tige d'ancrage 50 présente en vue de côté successivement une partie avant globalement triangulaire disposée entre les plans de coupe A-A et B-B, puis après une petite courbure de liaison sur la face inférieure se terminant au niveau d'un premier plan transversal 52, une partie intermédiaire sensiblement droite allant jusqu'à un deuxième plan transversal 54, et enfin une partie finale se resserrant légèrement jusqu'au plan de coupe D-D, qui se termine ensuite par une pointe.
La tige d'ancrage 50 présente en vue de dessus successivement la partie avant avec des côtés se resserant fortement, puis la partie intermédiaire qui est droite, et enfin la partie finale se resserrant légèrement jusqu'à l'extrémité pour finir avec une petite largeur. La partie intermédiaire et la partie finale facilitent l'insertion de la tige d'ancrage 50 dans le canal médullaire de l'os.
La tige d'ancrage 50 présente aussi l'avantage par sa section rectangulaire, de permettre un appui cortical périphérique qui bloque aussi les mouvements de rotation autour de son axe principal. L'épaulement transversal avant 80 permet d'éviter un enfoncement de la tige d'ancrage 50 lors de son implantation, ou une migration dans le métatarsien sous l'effet de contraintes physiologiques. L'épaulement transversal 80 présente en particulier une épaisseur de 0,5mm, et une base rectangulaire comprenant une largeur de 7mm et une hauteur de 10mm. La tige d'ancrage 50 peut présenter en particulier une longueur d'environ 25mm.
La face supérieure de la tige d'ancrage 50 présente une inclinaison a de 15° par rapport au plan perpendiculaire à la face avant d'appui 42, qui correspond à l'angle d'attaque des métatarsiens par rapport au sol.
La tenue à long terme de la pièce d'ancrage 40 est facilitée par l'utilisation d'un matériau ayant un module d'élasticité le plus proche de celui de l'os, qui est pour l'os cortical d'environ 15GPa, tout en offrant une résistance mécanique suffisante. Avantageusement on utilise un alliage de titane du type « TA6V » selon la norme ISO 5832-3 et ASTM F136.
De cette manière on réduit les risques de résorption osseuse causée par les sollicitations mécaniques de l'implant sur l'os au niveau de la tige d'ancrage 50, appelé aussi "stress shielding" en langue anglaise.
Avantageusement on dispose un revêtement sur une partie ou une totalité de la tige d'ancrage 50 pour optimiser la tenue dans l'os en favorisant l'ostéo-intégration, mais également pour faciliter un retrait en cas d'échec de l'opération. En particulier on peut appliquer ce revêtement sur la moitié proximale de la tige d'ancrage 50. On peut réaliser notamment un revêtement comportant de la poudre de titane suivant la norme ISO 13179, présentant une épaisseur comprise entre 50 et 150pm.
La figure 13 présente trois pièces d'ancrage 40 avec des tiges d'ancrage 50 variées, comportant toutes une face d'appui avant 42 et un système d'assemblage identiques, permettant de s'adapter indifféremment sur trois têtes de resurfaçage 20 comportant des dimensions variées. De cette manière suivant les caractéristiques du pied du patient, on peut choisir indépendamment à la fois la taille de la tige d'ancrage 50 et celle de la surface de l'articulation 24.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Implant pour le domaine de l'arthroplastie chirurgicale, comportant une surface articulaire (24) et une tige arrière d'ancrage (50) réalisant un ancrage dans l'os, caractérisé en ce qu'il comporte deux pièces distinctes formant une tête de resurfaçage (20) comprenant la surface articulaire (24) et une pièce d'ancrage (40) comprenant la tige d'ancrage (50), chaque pièce présentant une face d'appui (22, 42) venant en contact sur l'autre face d'appui, ces faces d'appui (22, 42) comportant un système d'assemblage comprenant des pions (32, 44) s'ajustant chacun dans un perçage (30, 52) de l'autre pièce.
  2. 2. Implant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'assemblage comporte deux pions présentant des axes parallèles (32, 44), un perçage (52) recevant un de ces pions (32) présentant une section transversale allongée dans une direction passant par l'axe des deux pions (32, 44).
  3. 3. Implant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque face d'appui (22, 42) comporte un seul pion (32, 44).
  4. 4. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un pion d'assemblage (44) comporte une rainure annulaire (46) recevant un élément circulaire élastique (70) qui est engagé aussi dans une gorge intérieure (60) du perçage (30) recevant ce pion d'assemblage (44).
  5. 5. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce d'ancrage (40) comporte autour de sa face d'appui (42) un épaulement (80) disposé avant la tige d'ancrage (50).
  6. 6. Implant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tige d'ancrage (50) comporte en vue de côté, après l'épaulement (80) une première partie triangulaire.
  7. 7. Implant selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tige d'ancrage (50) comporte en vue de côté après la première partie triangulaire, une deuxième partie droite qui se termine en pointe.
  8. 8. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige d'ancrage (50) présente une section transversale rectangulaire.
  9. 9. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de resurfaçage (20) est réalisée dans un alliage métallique comprenant du chrome et du cobalt.
  10. 10. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce d'ancrage (40) est réalisée dans un alliage de titane.
  11. 11. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige d'ancrage (50) comporte un revêtement à base de poudre de titane.
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