FR2793675A1

FR2793675A1 - Set of femoral rods used during orthopedic implants, such as for hip prosthesis, comprises cemented rod and non-cemented, with cemented rod having lateral hollowing-outs in its upper section

Info

Publication number: FR2793675A1
Application number: FR9906607A
Authority: FR
Inventors: Philippe Bauchu; Laurent Buisson; Philippe Deroche; Patrick Reynaud; Jerome Rubini; Patrick Vincent
Original assignee: ILE OCTOPHORON SOC CIV
Current assignee: ILE OCTOPHORON SOC CIV
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: FR2793675B1

Abstract

Set of femoral rods comprises first rod (1) impacted with cement, and second rod (not shown) not impacted with cement. Cemented rod has, in its upper section, lateral hollowing-outs (1a, 1b) allowing compression of cement so as to reduce shearing stresses on cement/rod interface. Upper edges of each lateral hollowing-out form 30 degrees angle with horizontal. Outer edge (1d) of rod is rounded.

Description

JEU DE TIGES FEMORALES L'invention se rattache au secteur technique des implants orthopédiques notamment des tiges fémorales pour prothèses de hanche. The invention relates to the technical sector of orthopedic implants, in particular femoral stems for hip prostheses.

On rappelle qu'une tige fémorale est destinéeà être impactée dans le canal médullaire de l'os du fémur. L'extrémité proximale de la tige reçoit directement, ou d'une manière rapportée, une tête fémorale coopérant avec la cavité cotyloïdienne de l'os iliaque. Ces différents implants fémoraux, notamment ces différentes tiges fémorales, existent en version cimentée ou non cimentées. Il en résulte souvent, pour l'opérateur, un choix per opératoire entre une implantation cimentée ou non cimentée. En effet, l'opérateur ne peut pas toujours prévoirà l'avance si le cas d'arthroplastieà traiter peut permettre une implantation avec ou sans ciment. Il est donc important de pouvoir disposer de deux versions de tiges susceptibles d'être impactées avec ou sans ciment, cela avec la même instrumentation de râpes. It is recalled that a femoral stem is intended to be impacted in the medullary canal of the femur bone. The proximal end of the stem receives directly, or in a reported manner, a femoral head cooperating with the acetabulum cavity of the pelvic bone. These various femoral implants, in particular these different femoral stems, exist in cemented or non-cemented version. This often results, for the operator, an intraoperative choice between a cemented or uncemented implantation. Indeed, the operator can not always anticipate to in advance if the case of arthroplasty to treat may allow implantation with or without cement. It is therefore important to have two versions of rods that can be impacted with or without cement, with the same instrumentation of rasps.

Pour résoudre de tels problèmes, on a proposé de décliner les différentes gammes de tiges fémorales en deux versions avec ou sans ciment présentant une géométrie identique, correspondantà une gamme unique de râpes. Cependant, le résultat obtenu n'est pas toujours satisfaisant. En effet, cette correspondance de formes et de dimensions nuità l'efficacité de chacune des tiges cimentée et non cimentée. Des- calculs théoriques corroborés par des essais cliniques ont démontré que les modes de fixation et de sollicitation d'un implant cimenté et d'un implant sans ciment sont différents. Par exemple, les arêtes ou autres aspérités qui sont nécessairesà la stabilité d'une tige sans ciment nuisentà l'entretien dans le temps d'une couche de ciment. To solve such problems, it has been proposed to decline the different ranges of femoral stems in two versions with or without cement having an identical geometry, corresponding to a single range of rasps. However, the result obtained is not always satisfactory. Indeed, this correspondence of shapes and dimensions night to the effectiveness of each cemented and uncemented rods. - theoretical calculations corroborated by clinical trials have shown that the methods of fixation and stressing of a cemented implant and a cementless implant are different. For example, the edges or other asperities that are needed to maintain the stability of a cementless rod adversely affect the maintenance of a layer of cement over time.

Un autre risque potentiel d'altération du fourreau de ciment est l'adjonctionà la tige fémorale d'un centreur distal qui est souvent proposé avec les tiges cimentées dont la géométrie est déterminée pour respecter une bonne épaisseur de ciment, mais qui nécessite toutefois l'utilisation d'un tel centreur. Another potential risk of alteration of the cement scabbard is the addition to the femoral stem of a distal centerpiece which is often proposed with the cemented rods whose geometry is determined to respect a good thickness of cement, but which nevertheless requires the use of such a centraliser.

En conclusion, dans l'hypothèse où le praticien a un jeu de tiges fémorales identiques en forme et dimensions pour être impactées avec ou sans ciment en fonction du cas d'arthroplastieà traiter, soit la tige fémorale sans ciment présentera une bonne stabilité au détriment de l'homogénité et de la préservation du fourreau de ciment, soit la tige cimentée sera correctement centrée au détriment du remplissage diaphysaire minimal recherché avec une tige sans ciment. In conclusion, in the assumption that the practitioner has a set of femoral stems identical in shape and dimensions to be impacted with or without cement depending on the case of arthroplasty to treat, the femoral stem without cement will have a good stability to the detriment of the homogeneity and the preservation of the cement sheath, ie the cemented stem will be correctly centered at the expense of the minimal diaphyseal filling sought with a cementless stem.

L'expérience clinique montre par ailleurs pour les tiges fémorales sans ciment qu'un revêtement total minimise les douleurs post-opératoires en optimisant la stabilité de l'implant alors qu'un revêtement métaphysaire limite la perte osseuse proximale aux dépens d'une stabilité immédiate souvent inférieureà celle d'une tige complètement revêtue. Clinical experience also shows for cementless femoral stems that a total coating minimizes postoperative pain by optimizing the stability of the implant while a metaphyseal coating limits proximal bone loss at the expense of immediate stability. often inferior to that of a fully coated rod.

L'invention s'est fixée pour but de remédierà ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est d'une part de donner la possibilitéà l'opérateur de pouvoir utiliser, en fonction du cas d'arthroplastieà traiter, la même instrumentation de râpes, 5QË pour une tige conformée pour être impactée avec du ciment, soit pour une tige conformée pour être impactée sans ciment avec, dans tous les cas, un mode de fixation au ciment ouà l'os optimisé, et d'autre part, pour la version de tiges non cimentées, de combiner les avantages respectifs d'un revêtement total et d'un revêtement partiel grâceà l'application d'un revêtementà pouvoir ostéo-conducteur variable.. The object of the invention is to remedy these disadvantages in a simple, safe, effective and rational manner. The problem to be solved by the invention is on the one hand to give the opportunity to the operator to be able to use, depending on the case of arthroplasty to treat , the same instrumentation of rasps, 5QË for a rod shaped to be impacted with cement, or for a rod shaped to be impacted without cement with, in any case, a method of attachment to cement or to the optimized bone, and secondly, for the uncemented rod version, to combine the respective advantages of a total coating and a partial coating thanks to the application of a coating to variable osteoconductive power.

Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un jeu de tiges fémorales qui comprend, pour une même taille, une tige agencée pour être impactée avec du ciment et une tige agencée pour être impactée sans ciment, la section transversale de chacune des tiges considérées au niveau métaphysaire notamment étant différente et déterminée pour permettre leur impaction avec une même râpe qui est identique en dimensionsà la tige sans ciment dont la section transversale est déterminée pour assurerk remplissage métaphysaire, tandis que la section transversale de la tige cimentée est déterminée pour assurerà la fois sa stabilité et la mise en compression d'une couche régulière de ciment. To solve such a problem, it has been designed and developed a set of femoral stems which includes, for the same size, a rod arranged to be impacted with cement and a rod arranged to be impacted without cement, the cross section of each of the stems considered at the metaphyseal level in particular being different and determined to allow their impaction with the same rasp which is identical in dimensions to the cementless stem whose cross section is determined to ensure k < Metaphyseal filling, while the cross section of the cemented stem is determined to ensure to both its stability and the setting in compression of a regular layer of cement.

Dans le cas de la tige cimentée, se pose le problème posé de mettre en compression le ciment en vue de minimiser les contraintes de cisaillementà l'interface tige/ ciment. Dans ce but, la tige présente, dans sa partie métaphysaire, des évidements latéraux formésà partir du bord interne de la tige. Avantageusement, les bords supérieurs de chacun des évidements latéraux sont orientés d'environ30' par rapportà l'horizontal. Les évidements latéraux sont parallèles et raccordés progressivement au bord externe de la tige, qui est arrondi. In the case of the cemented rod, there is the problem of compressing the cement in order to minimize the shear stress at the rod interface / cement. For this purpose, the stem has, in its metaphyseal portion, lateral recesses formed to from the inner edge of the stem. Advantageously, the upper edges of each of the lateral recesses are oriented by approximately 30 ' in relation to at the horizontal. The lateral recesses are parallel and progressively connected to the outer edge of the rod, which is rounded.

Pour résoudre le problème posé de centrer la tige dans le fût fémoral frontal sans contact avec les corticales sagittales diaphysaires, l'extrémité distale de la tige cimentée est cylindrique de face avec des pans coupés de profil. To solve the problem of centering the stem in the frontal femoral shaft without contact with sagittal diaphyseal cortices, the distal end of the cemented stem is cylindrical on the front with cut-off sides in profile.

Dans le cas de la tige non cimentée, pour résoudre le problème posé d'un appui métaphysaire, quelle que soit la taille du fémur, la tige non cimentée présente un rapport de conicité métaphyse/ diaphyse dans le plan frontal et dans le plan sagittal sensiblement constant quelle que soit la taille. In the case of the uncemented stem, to solve the problem posed by a metaphyseal support, regardless of the size of the femur, the uncemented stem has a metaphyseal taper ratio / diaphysis in the plane frontal and in the sagittal plane substantially constant whatever the size.

Pour résoudre le problème posé d'augmenter la surface de contact entre la tige et l'os, la tige sans ciment présente, sur chacune de ses faces, des rainures. To solve the problem of increasing the contact area between the rod and the bone, the rod without cement has grooves on each of its faces.

Pour résoudre le problème posé d'obtenirà la fois un effet anti- descente et un effet anti-rotation, au niveau métaphysaire, les rainures tant latérales qu'externes, sont orientées sensiblement perpendiculairementà l'axe principal de ladite partie métaphysaire tandis qu'en dessous de cette partie métaphysaire et sur la face interne, les rainures sont orientées sensiblement parallèlesà l'axe principal de la tige. Ces rainures sont de longueur limitée pour éviter une fixation distale de l'implant etfacilite son éventuelle extraction. To solve the problem of obtaining at both an anti-descent effect and an anti-rotation effect, at the metaphyseal level, the lateral as well as external grooves, are oriented substantially perpendicularly to the main axis of said metaphyseal part while below this metaphyseal part and on the inner face, the grooves are oriented substantially parallel to the main axis of the rod. These grooves are of limited length to avoid distal fixation of the implant and facilitates its possible extraction.

Pour résoudre le problème posé d'éviter tout contact ponctuel sur les corticales distales, l'extrémité de la tige sans ciment est conique. L'invention est exposée ci-après plus en détailà l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure1 est une vue de face de la tige fémorale cimentée - la figure 2 est une vue de côté selon la flèche F de la figure1 - la figure3 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne3-3 de la figure1 ; - la figure 4 est une vue de face de la tige fémorale non cimentée - les figures5 et6 sont des vues de côté considérées respectivement selon les flèches FI et F2 de la figure 4; - la figure7 est,à une échelle plus importante, une vue de dessus correspondantà la figure 4; - la figure8 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne8-8 de la figure 4; - la figure9 montre la superposition de la section de la tige cimentée et la section de la râpe de même taille correspondantà la section de la tige sans ciment. To solve the problem of avoiding any point contact on the distal cortices, the end of the stem without cement is tapered. The invention is described below in more detail by using the figures of the accompanying drawings in which: - FIG. 1 is a front view of the cemented femoral stem - Figure 2 is a side view along arrow F of Figure 1 - 3 is a cross-sectional view along the line 3-3 of Figure 1; - Figure 4 is a front view of the cementless femoral stem - 5 and 6 are side views considered respectively according to arrows FI and F2 of Figure 4 ; - Figure 7 is, to a scale more importantly, a top view corresponding to to Figure 4 ; - Figure 8 is a sectional view cross-section along line 8-8 in Figure 4 ; - Figure 9 shows the overlap of the section of the cemented stem and section of the r ape of the same size corresponding to the section of the stem without cement.

Selon l'invention, pour une même taille ou une même famille de prothèses de hanche, le jeu de tiges fémorales comprend une tige(1) agencée pour être impactée avec du ciment et une tige (2) conformée pour être impactée sans ciment. Les tiges(1) et (2), d'une même famille, présentent, notamment, des formes et sections différentes mais judicieusement détenninées pour permettre l'impaction desdites tiges avec la même râpe. According to the invention, for the same size or the same family of hip prostheses, the set of femoral stems comprises a stem (1) arranged to be impacted with cement and a rod (2) shaped to be impacted without cement. The rods (1) and (2), of the same family, have, in particular, different shapes and sections but judiciously determined to allow the impaction of said rods with the same rasp.

La section transversale de la tige cimentée(1) est déterminée pour assurerà la fois sa stabilité et la mise en compression d'une couche régulière de ciment. Dans ce but, la partie métaphysaire de la tige(1) présente, d'une manière symétrique, des évidements latéraux (la-1b) formésà partir du bord interne (Ic) de la tige. Les bords supérieurs de chacun des évidements latéraux (la etlb) sont orientés d'environ30' par rapportà l'horizontal. Comme le montre notamment la figure3, ces évidements sont parallèles et raccordés par des rayons de courbure (Ial - Ibl) au bord externe(1d) de la tige qui est arrondi. Ce profil particulier de la partie métaphysaire de la tige (1) permet de mettre en compression le ciment en vue de minimiser les contraintes de cisaillementà l'interface tige/ ciment. L'extrémité (le) de la tige prolongeant sa forme générale tronconique, est cylindrique avec des pans coupés(If et Ig) sur les faces antérieure et postérieure. Ces dispositions permettent une pose centrée de la tige dans le fùt fémoral frontal, sans contact avec les corticales sagittales diaphysaires. L'état de surface de l'ensemble de la tige(1) est poli pour limiter l'abrasion du ciment lors des micro-mouvements de l'implant sous charge. The cross section of the cemented rod (1) is determined to ensure to both its stability and the setting in compression of a regular layer of cement. For this purpose, the metaphyseal part of the stem (1) presents, in a symmetrical manner, lateral recesses (the -1b) formed to from the inner edge (Ic) of the stem. The top edges of each of the side recesses (1a and 1b) are oriented about 30 degrees to the horizontal. As shown in particular in Figure 3, these recesses are parallel and connected by radii of curvature (Ial - Ibl) to the outer edge (1d) the stem which is rounded. This particular profile of the metaphyseal part of the stem (1) makes it possible to compress the cement in order to minimize the shear stresses to the stem interface / cement. The end (the) of the stem prolonging its frustoconical general shape, is cylindrical with cut edges (If and Ig) on the anterior and posterior faces. These arrangements allow a central placement of the stem in the frontal femoral wall, without contact with sagittal diaphyseal cortices. The surface condition of the entire (1) rod is polished to minimize abrasion of the cement during micro-movements of the implant under load.

Ainsi définie, la section transversale métaphysaire de la tige cimentée(1) correspondà la section transversale d'une râpe de même taille correspondant elle-mêmeà la section transversale métaphysaire de la tige sans ciment (2) (figure8). La tige (2) présente, au niveau métaphysaire notamment, une conicité frontale et sagittale optimisée sur une forme moyenne d'un fémur droit et d'un fémur gauche avec un rapport de conicité métaphyse/ diaphyse sensiblement constant quelle que soit la taille, afin d'obtenir un appui métaphysaire quelle que soit la taille du fémur. On renvoieà la figure7 notamment. Thus defined, the metaphyseal cross-section of the cemented stem (1) corresponds to the cross section of a rasp of the same size corresponding to </> B> the metaphyseal cross-section of the cementless stem (2) (figure 8). The stem (2) has, at the metaphyseal level in particular, an optimized frontal and sagittal conicity on an average form of a right femur and a left femur with a ratio of metaphyseal taper / diaphysis substantially constant regardless of the size, to obtain a metaphyseal support regardless of the size of the femur. We refer to the figure 7 in particular.

Au niveau proximal, la tige (2) présente un épaulement externe (2a) positionné selon une étude morphomètrique afin de s'appuyer au point d'inflexion de la corticale naturelle, pour augmenter la stabilisation de la tige en rotation, d'une part, en créant un effet de coin en enfoncement, d'autre part, par un appui sur une zone cortico-spongieuse solide. At the proximal level, the stem (2) has an external shoulder (2a) positioned according to a morphometric study in order to lean at the point of inflection of the natural cortex, to increase the stabilization of the rotating stem, on the one hand , creating a wedge effect in depression, on the other hand, by pressing on a solid cortico-spongy zone.

Selon une autre caractéristique, la tige (2) présente, sur chacune de ces faces latérales(2b et 2c) et sur sa face externe(2d), des rainures. Au niveau métaphysaire, les rainures tant latérales (2bl - 2cl) que frontales (2dl) sont orientées sensiblement perpendiculairementà l'axe principal X- X de la partie métaphysaire. Avantageusement, ces différentes rainures ont une section transversale en forme de V inversé. Ces rainures ou stries ont pour fonction de créer un effet anti-descente à l'ensemble de la tige fémorale. En dessous de la partie métaphysaire, les rainures (2e et 2f) des faces latérales de la tige et les rainures(2g) de sa face externe sont orientées sensiblement parallèlementà l'axe principal Y-Y' de la tige (2). Ces rainures longitudinales (2e- 2f - 2g) peuvent être établies sensiblement au niveau du tiers moyen et du tiers proximal de la tige (figures des dessins) ousur la quasi totalité de la longueur de la partie diaphysaire. Ces différentes rainures longitudinales ont pour fonction de créer un effet anti-rotation. L'extrémité de la tige (2) est conique pour éviter tout contact ponctuel sur les corticales distales. According to another characteristic, the rod (2) has, on each of these side faces (2b and 2c) and on its outer face (2d), grooves. At the metaphyseal level, both the lateral (2b1 - 2c) and frontal (2d1) grooves are oriented substantially perpendicular to the main X - X axis of the metaphyseal part. Advantageously, these different grooves have an inverted V-shaped cross section. These grooves or streaks have the function of creating an anti-descent effect to the entire femoral stem. Below the metaphyseal part, the grooves (2e and 2f) of the lateral faces of the rod and the grooves (2g) of its external face are oriented substantially parallel to . main axis YY 'of the rod (2). These longitudinal grooves (2e - 2f - 2g) can be established substantially at the level of the middle third and the proximal third of the stem (figures of the drawings) or on almost all the length of the diaphyseal part. These different longitudinal grooves have the function of creating an anti-rotation effect. The end of the rod (2) is conical to avoid any point contact on the distal cortical.

La partie métaphysaire de la tige (2) présente notamment un double revêtement de titane pur haute rugosité d'épaisseur d'environ 200 microns et d'HAC d'épaisseur d'environ100 microns. The metaphyseal part of the rod (2) has in particular a double coating of pure titanium high roughness thickness of about 200 microns and HAC thickness of about 100 microns.

Sa partie diaphysaire présente: - soit une monocouche dHAC d'épaisseur50 microns projetée sur un substratà faible rugosité (2 microns environ); cette solution, associéeà une diaphyse sans rainure, permet une fixation diaphysaire légère et provisoire permet une fixation diaphysaire légère et provisoire; - soit une monocouche d'HAC d'épaisseur100 microns projetée sur un substrat rugueux(6 microns environ); cette solution, associéeà une diaphyse rainurée, permet une fixation diaphysaire plus forte et définitive. Its diaphyseal part presents : - either a monolayer dHAC of thickness 50 microns projected on a substrate to low roughness (About 2 microns) ; this solution, associated to a diaphysis without groove, allows a light and provisional diaphyseal fixation allows a slight and provisional diaphyseal fixation ; - a HAC monolayer of thickness 100 microns projected on a rough substrate (6 microns approximately) this solution, associated to a diaphysis grooved, allows a stronger and definitive diaphyseal fixation.

Les avantages ressortent bien de la description.The advantages are apparent from the description.

Claims

CLAIMS <- B> -1 - Set of femoral stems, characterized in that, for the same size, it comprises : a stem (1 ) arranged to be impacted with cement and a rod (2) arranged to be impacted without cement, the cross section of each of the stems considered at the metaphyseal level in particular, being different and determined to allow their impaction with the same grater which is identical in dimensions to the uncemented stem (2) whose cross section is determined to ensure perfect metaphyseal filling, while the cross section of the cemented stem (1) is determined to ensure to both its stability and the setting in compression of a regular layer of cement. -2- Femoral stem set according to claim 1, characterized in that the cemented rod (1) has, in its metaphyseal part, lateral recesses (the > - lb) formed to from the inner edge of said rod, for compressing the cement to minimize shear stresses to the interface stem / cement. -3 - Femoral stem set according to claim 2, characterized in that the upper edges of each of the lateral recesses (the - lb) are oriented approximately 30 ' relative to the horizontal. -4- femoral stem set according to claim 2, characterized in that the lateral recesses (the - lb) are parallel and progressively connected to the outer edge (Id) of the rod (1 ) which is rounded. -5 - Femoral stem set according to claim 1, characterized in that the distal end of the cemented rod (1) is cylindrical face with cut-off sides. Femoral stem set according to claim 1, characterized in that the uncemented stem (2) has a metaphyseal taper ratio / > diaphysis in the frontal plane and in the sagittal plane, which is essentially constant whatever the size. -7 - Set of femoral stems according to claim 1, characterized in that the cementless stem (2) has grooves on each of its faces. -8 - Set of femoral stems according to claim 7, characterized in that at the metaphyseal level, the lateral grooves (2b - 2c) that external (2d), are oriented substantially perpendicular to the main axis (x - x ') of said metaphyseal part while below this metaphyseal part and on the inner face, the grooves (2e - 2f - 2g) are oriented substantially parallel to the main axis (y - y ') of the rod, said grooves being of limited length. Femoral stem set according to claim 1, characterized in that the end of the cementless stem is tapered. -10 - Set of femoral stems according to claim 1, characterized in that the metaphyseal part of the stem (2) has in particular a double coating of pure titanium with high roughness. thickness of about 200 microns and HAC thickness of about 100 microns, its diaphyseal portion having a monolayer of HAC thickness 50 microns projected on a to low roughness, or 100 micron substrate projected onto a rough substrate.