FR2724309A1 - Bone joint prosthesis anchoring element - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un élément d'ancrage de prothèse, notamment de prothèse d'articulation, du type ayant une forme allongée, adapté pour être inséré et ancré dans un canal médullaire d'un os. The present invention relates to a prosthesis anchoring element, in particular an articulation prosthesis, of the type having an elongated shape, adapted to be inserted and anchored in a medullary canal of a bone.
Il est parfois nécessaire, en raison de polyarthrites rhumatoïdes, de rhumatismes déformants ou bien encore d'accidents, de remplacer une articulation par une prothèse munie de moyens articulés. It is sometimes necessary, due to rheumatoid arthritis, deforming rheumatism or even accidents, to replace a joint with a prosthesis provided with articulated means.
On connaît des prothèses d'articulation comprenant un corps d'articulation comportant deux tiges en saillie, ces deux tiges étant reçues dans des évidements de fourreaux d'ancrage, constituant des éléments d'ancrage de la prothèse. Known joint prostheses are known comprising a joint body comprising two projecting rods, these two rods being received in recesses of anchoring sleeves, constituting anchoring elements of the prosthesis.
Ces fourreaux d'ancrage présentent une forme allongée adaptée pour que les fourreaux puissent être insérés et ancrés dans un canal médullaire d'un os. These anchor sleeves have an elongated shape adapted so that the sleeves can be inserted and anchored in a medullary canal of a bone.
Des fourreaux utilisables dans de telles prothèses sont décrits dans la demande de brevet en France, déposée le 11 mars 1994 sous le n" 94 02 876, au nom de la
Demanderesse.Sheaths that can be used in such prostheses are described in the patent application in France, filed on March 11, 1994 under the number "94 02 876, in the name of the
Applicant.
Dans ce document, il est décrit un fourreau d'ancrage comportant une surface latérale extérieure de révolution, munie de gorges circulaires biseautées destinées à améliorer les forces d'ancrage de ce fourreau dans l'os où il est implanté. Ce fourreau est adapté pour être fixé à l'intérieur du canal médullaire d'un os grâce à un ciment. De plus, ce fourreau a un évidement central, muni de deux rainures opposées de positionnement angulaire de l'organe de prothèse. Lors de son implantation, le fourreau doit être positionné correctement à l'intérieur du canal médullaire de l'os par rotation du fourreau autour de son axe. In this document, an anchoring sheath is described comprising an external lateral surface of revolution, provided with bevelled circular grooves intended to improve the anchoring forces of this sheath in the bone where it is implanted. This sheath is adapted to be fixed inside the medullary canal of a bone thanks to a cement. In addition, this sleeve has a central recess, provided with two opposite grooves for angular positioning of the prosthesis member. During its implantation, the sheath must be positioned correctly inside the medullary canal of the bone by rotation of the sheath around its axis.
De tels fourreaux présentent des inconvénients puisqu'il est nécessaire d'utiliser un ciment pour leur implantation, ce qui rend l'opération délicate et nécessite un certain temps de séchage du ciment. Such sheaths have drawbacks since it is necessary to use a cement for their implantation, which makes the operation delicate and requires a certain time for the cement to dry.
De plus, ces fourreaux ayant une surface lat6- rale extérieure de révolution, risquent de tourner autour de leur axe en cas d'application d'un effort tangentiel important et répété. In addition, these sheaths having an outer lateral surface of revolution, risk turning around their axis in the event of the application of a large and repeated tangential force.
La présente invention a donc pour but de pallier ces inconvénients en proposant un élément d'ancrage, notamment un fourreau qui peut être implanté sans nécessité l'utilisation de ciment, et dont la rotation dans le canal médullaire est rendue impossible. The present invention therefore aims to overcome these drawbacks by proposing an anchoring element, in particular a sheath which can be implanted without the need for the use of cement, and whose rotation in the medullary canal is made impossible.
A cet effet, l'invention a pour objet un élément d'ancrage de prothèse, notamment de prothèse d'articulation, du type ayant une forme allongée, adapté pour être inséré et ancré dans un canal médullaire d'un os, caractérisé en ce que la surface latérale de l'élément comporte au moins une portion de solidarisation en rotation dudit élément avec l'os dans lequel il est destiné à être inséré. To this end, the subject of the invention is a prosthesis anchoring element, in particular an articulation prosthesis, of the type having an elongated shape, suitable for being inserted and anchored in a medullary canal of a bone, characterized in that that the lateral surface of the element comprises at least one portion for securing in rotation said element with the bone in which it is intended to be inserted.
Suivant certains modes de réalisation de l'invention, l'élément peut présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- ladite portion de solidarisation en rotation comporte au moins une zone formant méplat;
- ladite portion a en section une forme extérieure globalement polygonale;
- la section polygonale est une section triangulaire;
- la section globalement triangulaire comporte un côté dont la longueur est supérieure aux deux autres;
- les sections polygonales présentent des sommets arrondis;
- l'élément d'ancrage présente sur sa longueur un profil de section variable;
- l'élément d'ancrage est évasé sur toute sa longueur;
- la portion de solidarisation en rotation s'étend sur toute sa longueur du fourreau;
- l'élément d'ancrage comporte une première extrémité en forme de calotte;
- l'élement d'ancrage comporte à sa seconde extrémité une surface plane;;
- l'élément d'ancrage constitue un fourreau comportant un évidement de réception d'un organe de prothèse;
- l'évidemment débouche sur la surface plane;
- l'évidemment de réception est délimité par une paroi et comporte deux rainures longitudinales diamétralement opposées, qui s'étendent dans un plan parallèle aux côtés de plus grande longueur de chaque section globalement triangulaire;
- la surface extérieure est recouverte d'une couche de titane.According to certain embodiments of the invention, the element can have one or more of the following characteristics
- Said fastening portion in rotation comprises at least one flat area;
- Said portion has in section a generally polygonal outer shape;
- the polygonal section is a triangular section;
- The generally triangular section has one side whose length is greater than the other two;
- the polygonal sections have rounded vertices;
- The anchoring element has a variable section profile along its length;
- the anchoring element is flared over its entire length;
- The rotation securing portion extends over its entire length of the sleeve;
- The anchoring element has a first end in the shape of a cap;
- The anchoring element has at its second end a flat surface;
- The anchoring element constitutes a sheath comprising a recess for receiving a prosthesis member;
- the obvious leads to the flat surface;
- The receiving recess is delimited by a wall and comprises two diametrically opposite longitudinal grooves, which extend in a plane parallel to the sides of greatest length of each generally triangular section;
- the outer surface is covered with a layer of titanium.
L'invention a également pour objet un procédé d'installation d'un élément d'ancrage tel que défini précédemment, caractérisé en ce que l'on forme à l'intérieur du canal médullaire de l'os à l'aide d'un outil adapté une empreinte de l'élément avant l'installation de celui-ci, ainsi qu'une rape de conformation du canal médullaire de l'os en vue de l'installation d'un tel élément d'ancrage suivant le procédé défini précédemment, caractérisée en ce qu'elle présente un pourtour extérieur de forme semblable à celle de l'élément d'ancrage avec des dimensions légèrement inférieures. The invention also relates to a method of installing an anchoring element as defined above, characterized in that one forms inside the medullary canal of the bone using a adapted tool an imprint of the element before the installation thereof, as well as a cone of conformation of the medullary canal of the bone with a view to the installation of such an anchoring element according to the method defined above , characterized in that it has an outer periphery of shape similar to that of the anchoring element with slightly smaller dimensions.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig.l est une vue latérale avec arrachement partiel d'une main munie d'une prothèse métacarpo-phalangiènne comportant des fourreaux formant des éléments d'ancrage selon l'invention;
- la Fig.2 est une vue en perspective d'un fourreau entrant dans la construction de la prothèse de la figure 1;
- la Fig.3 est une vue en coupe transversale partielle suivant la ligne III-III de la figure 1;
- les Fig.4 et 5 sont respectivement des vues en coupe du fourreau suivant les lignes IV-IV et V-V de la figure 3.The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which
- Fig.l is a side view with partial cutaway of a hand provided with a metacarpophalangeal prosthesis comprising sheaths forming anchoring elements according to the invention;
- Fig.2 is a perspective view of a sheath used in the construction of the prosthesis of Figure 1;
- Fig.3 is a partial cross-sectional view along line III-III of Figure 1;
- Fig.4 and 5 are respectively sectional views of the sleeve along lines IV-IV and VV of Figure 3.
La figure 1 montre l'implantation d'une prothèse d'articulation 2 entre une première phalange 4 de l'index d'une main et un os métacarpien 6 correspondant. Cette prothèse d'articulation 2 comprend un corps d'articulation à rotule 8, de type connu, formé de deux organes articulés l'un par rapport à l'autre, munis de deux tiges 10,12. Figure 1 shows the implantation of a joint prosthesis 2 between a first phalanx 4 of the index finger of a hand and a corresponding metacarpal bone 6. This articulation prosthesis 2 comprises a ball-and-socket articulation body 8, of known type, formed of two members articulated with respect to each other, provided with two rods 10,12.
Ces deux tiges 10,12 sont reçues dans des évidements 14,16 de deux fourreaux d'ancrage 18,20 ancrés respectivement dans un canal médullaire 22 de la première phalange 4 et dans un canal médullaire 24 de l'os métacarpien 6. Ces deux fourreaux d'ancrages 18,20 forment des éléments d'ancrage de la prothèse. These two rods 10,12 are received in recesses 14,16 of two anchor sleeves 18,20 anchored respectively in a medullary canal 22 of the first phalanx 4 and in a medullary canal 24 of the metacarpal bone 6. These two anchoring sleeves 18,20 form elements for anchoring the prosthesis.
Les deux fourreaux 18,20, conformes à l'invention, présentent des formes extérieure et intérieure analogues, mais ont des dimensions différentes, le fourreau 18 reçu dans le canal médullaire 22 de la première phalange 4 ayant des dimensions inférieures au fourreau 20 reçu dans le canal médullaire 24 de l'os métacarpien 6. The two sheaths 18, 20, in accordance with the invention, have similar external and internal shapes, but have different dimensions, the sheath 18 received in the medullary canal 22 of the first phalanx 4 having dimensions smaller than the sheath 20 received in the medullary canal 24 of the metacarpal bone 6.
On décrira donc en regard des figures 2 à 5, uniquement l'un des fourreaux qui sera supposé être le fourreau 18 de la première phalange 4. We will therefore describe with reference to FIGS. 2 to 5, only one of the sleeves which will be assumed to be the sleeve 18 of the first phalanx 4.
Le fourreau 18 représenté en perspective sur la figure 2, a une forme allongée suivant la direction d'un axe longitudinal noté X-X. Le fourreau comporte une première extrémité 26 en forme de calotte sphérique centrée sur l'axe X-X. The sheath 18 shown in perspective in Figure 2, has an elongated shape in the direction of a longitudinal axis denoted X-X. The sheath has a first end 26 in the form of a spherical cap centered on the axis X-X.
A sa seconde extrémité, le fourreau comporte une surface d'appui plane 28 qui est orthogonale à la direction de l'axe longitudinal X-X. At its second end, the sheath has a planar bearing surface 28 which is orthogonal to the direction of the longitudinal axis X-X.
L'évidement 14 comporte une surface cylindrique et lisse 30 d'axe X-X. On observe sur la figure 3, que la surface cylindrique 30 dudit fourreau comporte deux rainures longitudinales 32 diamétralement opposées de positionnement angulaire de l'organe de prothèse reçu dans celui-ci. The recess 14 has a smooth cylindrical surface 30 of axis X-X. It can be seen in FIG. 3 that the cylindrical surface 30 of said sheath has two diametrically opposite longitudinal grooves 32 for angular positioning of the prosthesis member received therein.
L'évidement 14 ainsi délimité est borgne et débouche sur la surface plane 28. The recess 14 thus defined is blind and opens onto the flat surface 28.
La surface latérale extérieure du fourreau 18 a en section transversale, c'est à dire suivant des plans orthogonaux à la direction de l'axe X-X, suivant toute sa longueur, un pourtour de forme extérieure globalement triangulaire. The outer lateral surface of the sheath 18 has in cross section, that is to say along planes orthogonal to the direction of the axis X-X, along its entire length, a periphery of generally triangular outer shape.
Dans le mode de réalisation représenté sur ces figures, et en particulier sur la figure 3, la section présente un pourtour symétrique par rapport à un plan défini par l'axe X-X et un axe Y-Y. In the embodiment shown in these figures, and in particular in Figure 3, the section has a symmetrical periphery relative to a plane defined by the axis X-X and an axis Y-Y.
Ainsi, le fourreau présente sur sa surface latérale une portion 33 à peu près plane de section transversale rectiligne formant un côté de plus grande longueur 34 de la section triangulaire, appelé base dans la suite de la description, et qui s'étend perpendiculairement au plan de trace Y-Y sur la figure 3. Cette portion 33 crée une zone formant méplat et constitue une portion principale de solidarisation en rotation du fourreau par rapport à l'os dans lequel il est reçu. Le profil de cette zone formant méplat sera décrit plus en détail ultérieurement en regard de la figure 4. Thus, the sheath has on its lateral surface a roughly flat portion 33 of rectilinear cross section forming a side of greater length 34 of the triangular section, called base in the following description, and which extends perpendicular to the plane of trace YY in FIG. 3. This portion 33 creates a flat area and constitutes a main portion for securing in rotation the sheath relative to the bone in which it is received. The profile of this flat area will be described in more detail later with reference to FIG. 4.
Deux autres côtés 36,38 de la section triangulaire de longueurs égales mais inférieures à celle de la base 34, s'étendent de part et d'autre de l'axe Y-Y. Ces deux côtés 36,38 et la base 34 définissent ainsi une section du fourreau 18 ayant la forme d'un triangle isocèle. Les sommets 40 de ce triangle isocèle sont arrondis et présentent un rayon de courbure égal à environ un tiers de la longueur des côtés de la section triangulaire si les sommets de celle-ci n'étaient pas arrondis. Two other sides 36, 38 of the triangular section of lengths equal to but less than that of the base 34, extend on either side of the axis Y-Y. These two sides 36, 38 and the base 34 thus define a section of the sheath 18 having the shape of an isosceles triangle. The vertices 40 of this isosceles triangle are rounded and have a radius of curvature equal to approximately one third of the length of the sides of the triangular section if the vertices of the latter were not rounded.
Sur la figure 3, on a représenté en trait fin la tige 10 munie de deux doigts latéraux de positionnement de la prothèse coopérant avec les rainures 32. Ces dernières sont disposées de part et d'autre symétriquement par rapport au plan de trace Y-Y et s'étendent dans un plan, défini par l'axe X-X et un axe Z-Z perpendiculaire aux axes X-X et Y-Y, et qui est parallèle à la base 34 de chaque section triangulaire. In Figure 3, there is shown in thin lines the rod 10 provided with two lateral positioning fingers of the prosthesis cooperating with the grooves 32. The latter are arranged on either side symmetrically with respect to the trace plane YY and s 'extend in a plane, defined by the axis XX and an axis ZZ perpendicular to the axes XX and YY, and which is parallel to the base 34 of each triangular section.
Suivant toute sa longueur, c'est à dire suivant la direction de l'axe X-X, le fourreau 18 présente un profil de section variable. Along its entire length, that is to say along the direction of the axis X-X, the sheath 18 has a profile of variable section.
En particulier, comme cela est représenté sur les figures 4 et 5, le fourreau est évasé sur toute sa longueur suivant l'axe X-X depuis sa première extrémité 26 jusqu'à la surface plane 28 de sa seconde extrémité. In particular, as shown in Figures 4 and 5, the sleeve is flared over its entire length along the axis X-X from its first end 26 to the flat surface 28 of its second end.
Ainsi, la surface extérieure du fourreau s'évase de manière progressive et continue, depuis la première extrémité 26 arrondie dans toutes les directions d'un plan de coupe transversal du fourreau. Thus, the outer surface of the sheath widens in a progressive and continuous manner, from the first end 26 rounded in all directions of a transverse cutting plane of the sheath.
En particulier, comme cela est représenté sur la figure 4, l'évolution du profil dans le plan défini par les axes X-X et Y-Y suivant la direction Y-Y de la surface latérale extérieure du fourreau 18, s'effectue de manière symétrique par rapport à l'axe X-X dans deux sens opposés suivant des portions 42,44 de courbe de très grand rayon de courbure par rapport à la longueur du fourreau. Ces portions 42,44 de courbe ont leur concavité orientée vers l'extérieur du fourreau. In particular, as shown in FIG. 4, the evolution of the profile in the plane defined by the axes XX and YY in the direction YY of the external lateral surface of the sheath 18, takes place symmetrically with respect to the 'axis XX in two opposite directions along portions 42,44 of curve of very large radius of curvature relative to the length of the sheath. These portions 42, 44 of the curve have their concavity oriented towards the outside of the sheath.
La portion de courbe 44 définit le profil longitudinal de la portion 33 de la zone formant méplat, dont la section transversale est rectiligne. La portion 33 de solidarisation en rotation s'étend, dans ce cas, suivant toute la longueur du fourreau. The curve portion 44 defines the longitudinal profile of the portion 33 of the flat area, the cross section of which is rectilinear. The portion 33 for securing in rotation extends, in this case, along the entire length of the sheath.
De même, comme cela est représenté sur la figure 5, le fourreau 18 s'évase de manière symétrique par rapport à l'axe X-X suivant deux sens opposés dans la direction de l'axe Z-Z suivant des portions 46,48 de courbe de très grand rayon de courbure par rapport à la longueur du fourreau et dont la concavité est orientée vers l'extérieur du fourreau. Similarly, as shown in FIG. 5, the sheath 18 widens symmetrically with respect to the axis XX in two opposite directions in the direction of the axis ZZ along portions 46,48 of very large radius of curvature relative to the length of the sheath and whose concavity is oriented towards the outside of the sheath.
On a représenté en trait fin sur la figure 5, la tige 10 munie des doigts latéraux de positionnement. There is shown in thin lines in Figure 5, the rod 10 provided with lateral positioning fingers.
De tels fourreaux sont réalisés par usinage à partir d'un élément massif d'acier inoxydable (316 L par exemple). Such sleeves are produced by machining from a solid element of stainless steel (316 L for example).
Une couche 50 de titane, représentée uniquement sur la figure 3, dont l'état de surface est laissé grossier afin qu'elle présente des grains en surface, est disposée sur toute la surface extérieure du fourreau 18. A layer 50 of titanium, shown only in FIG. 3, the surface condition of which is left coarse so that it has grains on the surface, is disposed over the entire outer surface of the sheath 18.
Cette couche 50 de titane peut par exemple être réalisée par un procédé de métallisation sous vide. This layer 50 of titanium can for example be produced by a vacuum metallization process.
Pour la mise en place d'un tel fourreau dans le canal médullaire d'un os, le chirurgien sectionne l'extrémité de l'os suivant un plan transversal à l'axe du canal médullaire, puis à l'aide d'une rape, présentant un pourtour extérieur de forme semblable à celle du fourreau à insérer mais avec des dimensions légèrement inférieures de l'ordre de 2/10 de mm, il rape l'intérieur du canal médullaire de l'os créant ainsi à la limite de l'os cortical extérieur 52, représenté sur la figure 3, une empreinte du fourreau. For the installation of such a sheath in the medullary canal of a bone, the surgeon cuts the end of the bone along a plane transverse to the axis of the medullary canal, then using a rape , having an outer periphery of a shape similar to that of the sheath to be inserted but with slightly smaller dimensions of the order of 2/10 mm, it grates the interior of the medullary canal of the bone thus creating the limit of l 'outer cortical bone 52, shown in Figure 3, an imprint of the sheath.
Le fourreau est ensuite introduit par sa première extrémité 26 dans l'empreinte ainsi conformée, puis poussé vers le fond de cette empreinte avec une certaine pression. The sheath is then introduced through its first end 26 into the impression thus shaped, then pushed towards the bottom of this impression with a certain pressure.
Aucune autre intervention n' est nécessaire à la mise en place d'un tel fourreau et la tige de la prothèse d'articulation, peut alors être introduite dans l'évide- ment 14 du fourreau. No other intervention is necessary for the installation of such a sheath and the rod of the articulation prosthesis can then be introduced into the recess 14 of the sheath.
Après l'intervention chirurgicale, l'osthéogénèse de la partie spongieuse 54 de l'os permet l'ancrage définitif du fourreau dans le canal médullaire 22 par coopération de la partie spongieuse 54 de l'os avec les grains de la couche 50 de titane recouvrant le fourreau. After the surgical intervention, the osteogenesis of the cancellous part 54 of the bone allows the definitive anchoring of the sheath in the medullary canal 22 by cooperation of the cancellous part 54 of the bone with the grains of the titanium layer 50 covering the scabbard.
On conçoit qu'un tel fourreau, présentant au moins une portion de solidarisation en rotation, constituée par exemple par au moins une zone formant méplat, ne peut pas tourner à l'intérieur du canal médullaire. En effet, la zone formant méplat a un rôle de blocage du fourreau vis à vis des efforts tangentiels qui peuvent être appliqués, notamment au niveau des rainures 32 de positionnement angulaire recevant les doigts latéraux de positionnement de l'organe de prothèse introduit dans le fourreau. De plus, la forme particulière du fourreau et sa surface extérieure recouverte d'une couche de titane permet sa mise en place et son ancrage sans utilisation d'un quelconque ciment. It is understood that such a sheath, having at least a portion of rotationally secured, constituted for example by at least one region forming a flat area, cannot rotate inside the medullary canal. Indeed, the flat area has a role of blocking the sheath with respect to the tangential forces which can be applied, in particular at the level of the angular positioning grooves 32 receiving the lateral positioning fingers of the prosthesis member introduced into the sheath. . In addition, the particular shape of the sheath and its outer surface covered with a layer of titanium allows it to be put in place and anchored without the use of any cement.
De manière avantageuse, on pourra installer le fourreau de telle manière que la base 34 de celui-ci soit disposée suivant un plan dans lequel s'appliquent les efforts les plus importants reçus par la prothèse. Advantageously, it is possible to install the sheath in such a way that the base 34 of the latter is arranged in a plane in which apply the greatest forces received by the prosthesis.
Le fourreau décrit ici présente en section une forme triangulaire, mais on peut aisément concevoir un fourreau présentant en section une partie rectiligne, les autres portions de la section étant courbes ou encore concevoir un fourreau de section polygonale avec plus de trois côtés. The sheath described here has a triangular shape in section, but one can easily design a sheath having in section a rectilinear part, the other portions of the section being curved or even design a sheath of polygonal section with more than three sides.
De même, la forme de l'évidement n'a été décrite qu'à titre d'exemple et tout autre forme peut bien entendu convenir pourvu que la prothèse comporte un organe, de forme complémentaire, adapté pour être reçu par cet évidement. Similarly, the shape of the recess has only been described by way of example and any other shape may of course be suitable provided that the prosthesis comprises a member, of complementary shape, adapted to be received by this recess.
Des fourreaux selon l'invention peuvent également être utilisés dans des prothèses inter-phalangiènne ou tout autre type de prothèse. Sheaths according to the invention can also be used in inter-phalangeal prostheses or any other type of prosthesis.
De plus, la description qui précède porte sur des fourreaux d'ancrage, mais il est bien entendu que les caractéristiques de ces fourreaux peuvent s'appliquer à tout type d'élément d'ancrage et notamment à des éléments non pourvus d'un évidement. En particulier, les fourreaux 18,20 et les tiges 10,12 respectivement pourraient être réalisés en un seul élément. In addition, the above description relates to anchoring sleeves, but it is understood that the characteristics of these sleeves can be applied to any type of anchoring element and in particular to elements not provided with a recess . In particular, the sleeves 18,20 and the rods 10,12 respectively could be made in a single element.
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1994
- 1994-09-14 FR FR9410980A patent/FR2724309A1/en active Pending
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