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WO2015185865A1 - Dispositif de guidage d'un instrument pour realiser des operations de coupe et/ou de perçage sur une partie d'os pour la mise en place d'un implant orthopedique - Google Patents

Dispositif de guidage d'un instrument pour realiser des operations de coupe et/ou de perçage sur une partie d'os pour la mise en place d'un implant orthopedique Download PDF

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WO2015185865A1
WO2015185865A1 PCT/FR2015/051476 FR2015051476W WO2015185865A1 WO 2015185865 A1 WO2015185865 A1 WO 2015185865A1 FR 2015051476 W FR2015051476 W FR 2015051476W WO 2015185865 A1 WO2015185865 A1 WO 2015185865A1
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block
instrument
cutting
rods
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Inventor
Christophe Alepee
Thierry GUITON
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One Ortho SAS
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One Ortho SAS
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Publication date
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B2017/00526—Methods of manufacturing

Definitions

  • the invention relates to the technical field of cutting and / or drilling guides for the placement of an orthopedic implant.
  • the invention finds an application for any type of orthopedic joint implant such as knee prostheses, shoulder prostheses and, more generally, any type of orthopedic implant requiring to be performed, at the level of the anatomical bone area to be prosthesis, cuts and / or piercings.
  • the instruments may consist of tibial cutting blocks, femoral cutting blocks, etc. These blocks incorporate in their thickness slots for the passage and guiding of organs such as cutting blades, which slots are properly oriented according to the bone cuts that must be made for the implant placement. In the same way, such blocks may have holes for guiding a wick, for example. Most of these instruments are made of metal.
  • 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 to be able to achieve, inexpensively, a tibial or other type of cutting block of the type commonly used, in polymer, advantageously using an additive manufacturing technology, by emancipating itself disadvantages related to this type of material namely a low resistance to friction with cutting tools such as blades, bits, reamers, ...
  • an instrument guiding device for performing cutting and / or drilling operations on a portion of bone for the placement of an orthopedic implant comprising a polymer block, produced by additive manufacturing (or by addition of layers one after the other in order to achieve the volume of the final part) to integrate indeterminately into its thickness inserts, said inserts are made of a material with a high hardness and are in communication with slots or holes for guiding the instrument in the form of a blade or a wick, said inserts defining a guide path for the instrument by preventing it from being in contact with the constituent material of the block.
  • the inserts overflow a few tenths of millimeters, on both sides, slits.
  • the metal inserts are constituted by rods of round sections protruding by their generatrix in the slots.
  • the rods protrude, on either side of the slot to form, in pairs, the guide path.
  • the stems are positioned at each end of the slit considered.
  • the rods are arranged, two by two, in the same alignment.
  • the metal inserts are constituted by washers whose bore overflows into the holes.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary embodiment of a guide device according to the invention in the form of a cutting block;
  • FIG. 4 is a front view of the cutting block illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a sectional view along the lines D-D of Figure 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of the guide device in the form of a drill guide
  • FIG. 7 is a partial perspective view corresponding to FIG. 6;
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the cutting guide according to Figure 6.
  • FIG. 1 shows an example of the guiding device according to the features of the invention adapted, for example, to make tibial cuts without thereby excluding other applications in depending on the type of orthopedic implant to implant, for example, a femoral implant.
  • the device comprises a block (1) of polymer, in particular plastic.
  • this block (1) has any type of arrangement (la) to be adapted on a support intended to be fixed on a portion of the bone to be protected.
  • the block (1) has slots (lb) for engaging and guiding a cutting tool, for example, in the form of a blade.
  • the number of slots (lb) and their angular positioning depends on the type of cut to be made on the part of bone considered (tibial cut, femoral cut, ).
  • each of the slots (1b) is in communication with point zones made of a material of high hardness such as steel and, more generally, any material of at least equal hardness but generally greater than that of the tool considered, for example, the cutting blade in the illustrated examples.
  • point zones are suitably positioned to delimit a guide path for the cutting blade or the like, by avoiding him to be in contact with the constituent material of the block (1) for example, the plastic material.
  • these point areas are made, for each of the slots considered, by inserts (2), for example metal, protruding a few tenths of millimeters only, on either side, said slots (Ib).
  • inserts (2) for example metal, protruding a few tenths of millimeters only, on either side, said slots (Ib).
  • inserts are constituted by rods of round sections, or others, for example, in the form of a pin protruding by their generatrix in the slots (lb) in a tangent or quasi-tangent way, with the aim of avoiding contact with the cutting blade with the constituent material of the block (1) at the moment of engagement of the cutting blade with its actuation.
  • the rods (2) protrude, on either side of each slot (lb) to form two by two the guide path.
  • the rods (2) are positioned at each end of the slot considered (lb).
  • the rods (2) are arranged in pairs in a same alignment, ( Figure 5).
  • the shape of the block (1) illustrated in FIGS. 1 to 5 is given as a non-limiting indication.
  • the block may constitute a drilling guide (3) (FIGS. 6 to 8).
  • the block (1) is made from a cylindrical body, also made of plastic.
  • the inserts (2) may be constituted by washers whose internal diameter, after insertion of said washers in the plastic body, overflows the bore of said body ( Figures 7 and 8).
  • the inserts (2) in the form of pins, washers or the like are integrated in the thickness of the block (1) which is performed according to a known additive manufacturing technology.
  • a known additive manufacturing technology makes it possible, if necessary, to completely integrate these inserts (2) in the thickness of the block in a way that can not be dismounted by being, moreover, completely embedded in the block made of polymer.
  • This additive manufacturing process is well known to those skilled in the art.
  • the 3D printer is stopped to allow to arrange the metal insert.
  • the 3D printing process is then restarted until the desired shape of the block (1) is obtained.
  • the metal insert (s) is / are, therefore, complemented in the polymer.
  • the inserts metal or not, in the form of brushes, washers, occupy a place and a percentage by volume very small compared to all of the constituent material (polymer) of the block (1) or other, thus avoiding, to significantly increase, the weight of the block made in a light material.

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Abstract

Le dispositif comprend un bloc (1) en polymère, réalisé par fabrication additive pour intégrer totalement dans son épaisseur des inserts (2) de façon indémontable, lesdits inserts sont réalisés dans un matériau à haute dureté et sont en communication avec des fentes (lb) ou des trous pour le guidage de l'instrument sous forme d'une lame ou d'une mèche, lesdits inserts (2) délimitant un chemin de guidage pour l'instrument en lui évitant d'être en contact avec la matière constitutive du bloc (1).

Description

DISPOSITIF DE GUIDAGE D'UN INSTRUMENT POUR RÉALISER DES OPERATIONS DE COUPE ET/OU DE PERÇAGE SUR UNE PARTIE D'OS POUR
LA MISE EN PLACE D'UN IMPLANT ORTHOPEDIQUE L'invention concerne le domaine technique des guides de coupe et/ou de perçage pour la mise en place d'un implant orthopédique.
L'invention trouve une application pour tout type d'implant d'articulation orthopédique telles que prothèses du genou, prothèses d'épaule et, plus généralement, tout type d'implant orthopédique nécessitant de réaliser, au niveau de la zone osseuse anatomique devant être prothésée, des coupes et/ou des perçages.
Il est parfaitement connu pour un homme du métier d'utiliser différents instruments, communément appelés ancillaires de pose pour la mise en place de différents implants orthopédiques. Par exemple, les instruments peuvent être constitués par des blocs de coupe tibiale, des blocs de coupe fémorale ...Ces blocs intègrent dans leur épaisseur des fentes pour le passage et le guidage d'organes telles que des lames de coupe, lesquelles fentes sont convenablement orientées en fonction des coupes osseuses qu'il convient de réaliser pour la pose de l'implant. De la même façon, de tels blocs peuvent présenter des trous pour le guidage d'une mèche, par exemple. La plupart de ces instruments sont réalisés en métal.
Toutefois, dans le cadre de réalisation d'instruments sur mesure à usage unique, ou d'instruments à usage unique, il est apparu intéressant de réaliser ces instruments en polymère telles que des matières plastiques. Or, par définition, un tel matériau ne présente pas une dureté suffisante, de sorte que l'introduction et l'action de l'organe de coupe et/ou de perçage engagé dans les agencements du bloc considéré, peut occasionner des débris, ce qui peut ne pas être acceptable dans le domaine chirurgical. Par ailleurs, des phénomènes d'usure vont apparaître.
Pour tenter de remédier à ces inconvénients, une solution ressort de l'enseignement du document US 20050228393 qui concerne un bloc de coupe orthopédique. Ce bloc présente au moins deux composants dont l'un est réalisé dans un matériau polymère. Le matériau polymère constitue l'âme centrale du bloc de coupe et présente des agencements spécifiques pour coopérer avec deux plaques métalliques conformées en section pour constituer des guides à une lame de coupe, par exemple. Il en résulte une certaine complexité au niveau de sa fabrication, nécessitant d'assembler plusieurs composants. Un tel bloc de coupe orthopédique ne constitue pas réellement un instrument à usage unique.
L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients de manière simple, sure, efficace et rationnelle.
Le problème que se propose de résoudre l'invention est de pouvoir réaliser, de manière peu coûteuse, un bloc de coupe tibiale ou autre du type de ceux couramment utilisés, en polymère, en utilisant avantageusement une technologie de fabrication additive, en s 'affranchissant des inconvénients liés à ce type de matériau à savoir une faible résistance au frottement avec des outils coupant tels que lames, mèches, alésoirs, ... Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif de guidage d'un instrument pour réaliser des opérations de coupe et/ou de perçage sur une partie d'os pour la mise en place d'un implant orthopédique comprenant un bloc en polymère, réalisé par fabrication additive (soit par addition de couche les unes après les autres afin de réaliser le volume de la pièce finale) pour intégrer dans son épaisseur des inserts de façon indémontable, lesdits inserts sont réalisés dans un matériau à haute dureté et sont en communication avec des fentes ou des trous pour le guidage de l'instrument sous forme d'une lame ou d'une mèche, lesdits inserts délimitant un chemin de guidage pour l'instrument en lui évitant d'être en contact avec la matière constitutive du bloc .
Il résulte de ces caractéristiques que les inserts sont intégrés dans l'épaisseur du bloc en polymère et cela d'une façon indémontable (ni volontairement, ni accidentellement). Le caractère indémontable est obtenu par des agencements qui ne sont pas réalisables en usinage conventionnel par enlèvement de matière mais seulement en fabrication additive.
Pour résoudre le problème posé que les lames, les mèches ou autres ne soient pas en contact avec le polymère, non seulement au moment de l'introduction mais également pendant l'opération de coupe, perçage ou autres, les inserts débordent de quelques dixièmes de millimètres, de part et d'autre, des fentes. Dans une forme de réalisation avec pour objectif de diminuer les coûts, les inserts métalliques sont constitués par des tiges de sections rondes débordant par leur génératrice dans les fentes. Avantageusement, les tiges débordent, de part et d'autre, de la fente pour constituer, deux à deux, le chemin de guidage. Les tiges sont positionnées à chaque extrémité de la fente considérée. Les tiges sont disposées, deux à deux, selon un même alignement.
Dans une autre forme de réalisation, les inserts métalliques sont constitués par des rondelles dont l'alésage déborde dans les trous.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un dispositif de guidage selon l'invention sous forme d'un bloc de coupe ;
- la figure 2 est une vue de côté du bloc de coupe illustré figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe considérée selon la ligne C-C de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue de face du bloc de coupe illustré figure 1 ;
- la figure 5 est une vue en coupe considérée selon les lignes D-D de la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue en perspective du dispositif de guidage sous forme d'un guide de perçage ;
- la figure 7 est une vue en perspective partielle correspond à la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue en coupe longitudinale du guide de coupe selon la figure 6.
On a illustré aux figures des dessins un exemple du dispositif de guidage selon les caractéristiques de l'invention adapté, par exemple, pour réaliser des coupes tibiales sans pour cela exclure d'autres applications en fonction du type d'implant orthopédique à implanter, par exemple, un implant fémoral.
Quelle que soit la forme de réalisation, le dispositif comprend un bloc (1) en polymère, notamment en matière plastique. Par ailleurs, ce bloc (1) présente tout type d'agencement (la) pour être adapté sur un support destiné à être fixé sur une partie de l'os à protéger. Dans l'exemple illustré aux figures 1 à 5 le bloc (1) présente des fentes (lb) pour l'engagement et le guidage d'un outil de coupe, par exemple, sous forme d'une lame. Le nombre de fentes (lb) ainsi que leur positionnement angulaire dépend du type de coupe à effectuer sur la partie d'os considérée (coupe tibiale, coupe fémorale, ...).
Selon une caractéristique à la base de l'invention, chacune des fentes (lb) est en communication avec des zones ponctuelles réalisées dans un matériau à haute dureté tel que l'acier et, plus généralement, tout matériau de dureté au moins égale mais généralement supérieure à celle de l'outil considéré, par exemple, la lame de coupe dans les exemples illustrés. Ces zones ponctuelles sont convenablement positionnées afin de délimiter un chemin de guidage pour la lame de coupe ou autre, en lui évitant d'être en contact avec la matière constitutive du bloc (1) par exemple, la matière plastique.
Avantageusement, ces zones ponctuelles sont réalisées, pour chacune des fentes considérées, par des inserts (2), par exemple métalliques, débordant de quelques dixièmes de millimètres seulement, de part et d'autre, desdites fentes (lb). Ces inserts sont constitués par des tiges de sections rondes, ou autres, par exemple, sous forme de goupille débordant par leur génératrice dans les fentes (lb) de manière tangente ou quasi- tangente avec, pour objectif, d'éviter tout contact de la lame de coupe avec la matière constitutive du bloc (1) au moment de l'engagement de la lame de coupe de son actionnement.
Comme le montrent notamment, les figures 3 et 5, les tiges (2) débordent, de part et d'autre, de chaque fente (lb) pour constituer deux à deux le chemin de guidage. De manière préférée, les tiges (2) sont positionnées à chaque extrémité de la fente considérée (lb). De même, les tiges (2) sont disposées deux à deux selon un même alignement, (figure 5). Comme indiqué, la forme du bloc (1) illustrée aux figures 1 à 5 est donnée à titre indicatif nullement limitatif. Par exemple, le bloc peut constituer un guide de perçage (3), (figures 6 à 8).
Dans cette forme de réalisation, le bloc (1) est réalisé à partir d'un corps cylindrique, également en matière plastique. Dans ce cas, les inserts (2) peuvent être constitués par des rondelles dont le diamètre interne, après insertion desdites rondelles dans le corps en matière plastique, déborde de l'alésage dudit corps (figures 7 et 8).
De manière importante, quelle que soit la forme de réalisation du dispositif de guidage et notamment du bloc en matière plastique, les inserts (2) sous forme de goupilles, rondelles ou autres, sont intégrés dans l'épaisseur du bloc (1) qui est réalisé selon une technologie connue de fabrication additive. Une telle technologie permet si nécessaire d'intégrer totalement ces inserts (2) dans l'épaisseur du bloc de façon indémontable en étant, par ailleurs, complètement noyés dans le bloc réalisé en polymère. Ce procédé de fabrication additive est parfaitement connu pour un homme du métier. Dans le cadre d'une application de ce procédé de fabrication au dispositif selon l'invention, quand l'imprimante arrive au niveau supérieur de la cavité recevant la rondelle, par exemple, l'imprimante 3D est arrêtée pour permettre de disposer l'insert métallique. Le processus d'impression 3D est ensuite redémarré jusqu'à obtention de la forme souhaitée du bloc (1). Le ou les insert(s) métallique(s) est/sont, par conséquent, complément noyé(s) dans le polymère.
Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle :
- la possibilité de réaliser des blocs de coupes en polymère de formes globales identiques à celles des blocs de coupe métallique, avec intégration d'inserts métalliques, d'un faible coût afin d'éviter tout contact des zones fonctionnelles pour éviter l'usure,
- la possibilité de réaliser ces blocs de coupe ou autres en matière plastique,
- la possibilité de réaliser des blocs de coupe sur mesure et/ou à usage unique.
Enfin, on observe, que les inserts métalliques ou non, sous forme de goupillons, rondelles, occupent une place et un pourcentage en volume très réduit par rapport à l'ensemble de la matière constitutive (polymère) du bloc (1) ou autre, évitant, par conséquent, d'augmenter de manière significative, le poids du bloc réalisé dans un matériau léger.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
-1- Dispositif de guidage d'un instrument pour réaliser des opérations de coupe et/ou de perçage sur une partie d'os pour la mise en place d'un implant orthopédique caractérisé en ce qu'il comprend un bloc (1) en polymère, réalisé par fabrication additive pour intégrer dans son épaisseur des inserts (2) de façon indémontable, lesdits inserts sont réalisés dans un matériau à haute dureté et sont en communication avec des fentes (lb) ou des trous pour le guidage de l'instrument sous forme d'une lame ou d'une mèche, lesdits inserts (2) délimitant un chemin de guidage pour l'instrument en lui évitant d'être en contact avec la matière constitutive du bloc (1).
-2- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les inserts (2) sont constitués par des tiges débordant par leur génératrice dans les fentes (lb).
-3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tiges (2) débordent, de part et d'autre, de la fente (lb) pour constituer, deux à deux, le chemin de guidage (3).
-4- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tiges (2) sont positionnées à chaque extrémité de la fente (lb) considérée.
-5- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tiges (2) sont disposées, deux à deux, selon un même alignement.
-6- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les inserts (2) sont constituées par des rondelles dont l'alésage déborde dans les trous. -7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bloc (1) constitue un bloc de coupe tibiale ou fémorale.
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