FR2955259A1

FR2955259A1 - Prosthetic component e.g. orthopedic implant such as glenoidal component of prosthesis of shoulder, for use on core of scapula of patient, has fabric fixed with fixation face of body by welding, where body is made of polymer

Info

Publication number: FR2955259A1
Application number: FR1050266A
Authority: FR
Inventors: Irene Ferrari; Yves-Alain Ratron
Original assignee: Tornier SAS
Current assignee: Tornier SAS
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-22
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: FR2955259B1

Abstract

The component (1) has a body (2) made of polymer i.e. high density polyethylene, and provided with a fixation face (2A) fixed with a bone (G). A fabric (6) i.e. bone colonization fabric, is fixed with the fixation face of the body by welding, and is impregnated with liquid or viscous substance. The fabric includes partly free fibers, woven or braided patch or pulverized wide-meshed fibers. The liquid or viscous substance is selected from collagen derivatives, solution containing bone growth promoters, solution containing stem cells and solution containing proteins. An independent claim is also included for an implantation assembly, comprising a prosthetic component.

Description

COMPOSANT PROTHETIQUE PARTIELLEMENT EN POLYMERE, NOTAMMENT EN POLYETHYLENE PARTIALLY POLYMERIC PROTHETIC COMPONENT, IN PARTICULAR POLYETHYLENE

La présente invention concerne un composant prothétique, notamment un implant orthopédique, tel qu'un composant glénoïdien de prothèse d'épaule. Elle concerne également un ensemble d'implantation comprenant un tel composant. L'invention s'intéresse plus précisément aux composants incluant un corps en polymère, notamment en polyéthylène à fixer à un os. Dans la mesure où le polyéthylène n'établit que peu de liaisons physico-chimiques avec la matière osseuse constituant l'os sur lequel le corps du composant est à fixer, la transmission des contraintes au niveau de l'interface de fixation entre le corps du composant et l'os est en général basée principalement sur une complémentarité de formes et/ou sur des éléments mécaniques rapportés assurant une fixation primaire. Une autre solution, alternative ou complémentaire, consiste à interposer une couche de ciment entre l'os et la face de fixation du corps en polyéthylène. Dans tous les cas, la fixation sur le long terme, généralement qualifiée de fixation secondaire, est de mauvaise qualité, voire quasiment inexistante. Le but de la présente invention est de proposer un composant prothétique partiellement en polymère, notamment en polyéthylène, dont la face de fixation à un os permet une fixation secondaire fiable et importante. A cet effet, l'invention a pour objet un composant prothétique comportant un corps en polymère, notamment en polyéthylène, qui présente une face de fixation à un os, caractérisé en ce qu'un textile est fixé à la face de fixation. L'idée à la base de l'invention est d'utiliser la capacité de fixation du polymère pour rapporter fixement, notamment par soudage, sur la face de fixation du corps du composant un textile technique qui, avantageusement, peut être colonisé par de la matière osseuse provenant de l'os sur lequel est implanté le composant et/ou peut être utilisé avec une matière de scellement à interposer entre le corps du composant et l'os précité. Ce textile va, en quelque sorte, se comporter pour l'os comme un support de croissance jusqu'au corps et/ou comme support de la matière de scellement, ce qui fournit une fixation secondaire remarquable. Dans le même temps, la liaison, notamment soudée, entre le corps en polymère et le textile est particulièrement solide et fiable. The present invention relates to a prosthetic component, in particular an orthopedic implant, such as a glenoid component of a shoulder prosthesis. It also relates to an implementation assembly comprising such a component. The invention is more specifically concerned with components including a polymer body, in particular polyethylene to be fixed to a bone. Inasmuch as polyethylene establishes only a few physico-chemical bonds with the bone material constituting the bone on which the body of the component is to be fixed, the transmission of the stresses at the level of the fixation interface between the body of the component and the bone is generally based primarily on a complementarity of shapes and / or on mechanical elements reported providing primary fixation. Another alternative or complementary solution consists in interposing a layer of cement between the bone and the attachment face of the polyethylene body. In any case, long-term fixation, generally referred to as secondary fixation, is of poor quality, if not almost non-existent. The object of the present invention is to provide a partially polymer prosthetic component, especially polyethylene, whose bone attachment side allows a reliable and important secondary fixation. For this purpose, the subject of the invention is a prosthetic component comprising a body made of polymer, in particular polyethylene, which has a fixation face to a bone, characterized in that a textile is attached to the attachment face. The idea underlying the invention is to use the fixing capacity of the polymer to fix, particularly by welding, on the fastening face of the component body a technical textile which, advantageously, can be colonized by the bone material from the bone on which the component is implanted and / or may be used with a sealing material to be interposed between the body of the component and the aforementioned bone. This textile will, in a way, behave for the bone as a growth support to the body and / or as a support for the sealing material, which provides a remarkable secondary fixation. At the same time, the bond, particularly welded, between the polymer body and the textile is particularly strong and reliable.

L'invention s'applique à des composants prothétiques divers, en particulier à des composants de prothèses orthopédiques qui, en service, sont soumis à des contraintes à transmettre à des os sur lesquels sont fixés ces composants. C'est notamment le cas pour les composants glénoïdiens de prothèse d'épaule dont le corps en polymère, notamment en polyéthylène, est à fixer à la glène osseuse de l'omoplate d'un patient. On notera que la matière polymère évoquée ici n'est pas limitée au polyéthylène « pur », mais vise, de manière générale, les matières synthétiques à base de polyéthylène, telles que le PERD (polyéthylène haute densité), ainsi que d'autres polymères biocompatibles. En pratique, la présence du textile sur la face de fixation du corps du composant selon l'invention est avantageusement compatible avec la présence de moyens de fixation primaire dont est potentiellement pourvue cette face de fixation. Ainsi, pour reprendre l'exemple des composants glénoïdiens de prothèse d'épaule, la face de fixation sur laquelle est soudé le textile de colonisation osseuse peut être également pourvue d'une quille ou de pions d'ancrage dans la glène de l'omoplate. Suivant des caractéristiques avantageuses du composant prothétique conforme à l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le textile est fixé par soudage sur la face de fixation ; - le textile est un textile de colonisation osseuse ; - le textile de colonisation osseuse est imprégné d'une substance liquide ou visqueuse ; - la substance liquide ou visqueuse est choisie parmi des dérivés de collagène, une solution contenant des facteurs de croissance osseuse, une solution contenant des cellules souches et une solution contenant des protéines ; - le textile comprend un tissu, qui est notamment constitué d'un patch tissé ou tressé ; - le textile comprend un non tissé, qui est notamment constitué de fibres lâches pulvérisées ; - le textile inclut des fibres en partie libres, qui s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire par rapport au reste du textile ; - le textile présente une structure multicouche. L'invention a également pour objet un ensemble d'implantation, comprenant un composant prothétique tel que défini ci-dessus et une matière de scellement adaptée pour être rapportée de manière interposée entre la face de fixation du composant et un os, en s'insinuant dans le textile. 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 sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un composant prothétique conforme à l'invention, associé à un os sur lequel ce composant est à fixer ; - la figure 2 est une section à plus grande échelle du détail cerclé Il sur la figure 1 ; - les figures 3 et 4 sont des vues analogues à la figure 2, illustrant respectivement deux variantes conformes à l'invention ; et - la figure 5 est une vue analogue à la figure 2, illustrant un ensemble d'implantation conforme à l'invention. Sur la figure 1 est représenté un composant glénoïdien 1 appartenant à une prothèse d'épaule. Ce composant 1 comporte un corps 2 qui, d'un côté, présente une face 2A destinée à être appuyée et fixée contre la glène G de l'omoplate d'un patient. Du côté opposé, le corps 2 présente une face 2B destinée à s'articuler contre une tête humérale soit naturelle, soit prothétique, non représentée. Dans l'exemple de réalisation considéré ici, le corps 2 est réalisé intégralement en polyéthylène. Toutefois, en variante non représentée, seule une partie de ce corps peut être prévue en polyéthylène, du moment que cette partie en polyéthylène présente la face de fixation 2A. A titre optionnel, la face 2A est pourvue d'une quille 4 d'ancrage osseux dans la glène G. A titre de variante non représentée, d'autres éléments de fixation primaire que cette quille 4 peuvent être envisagés, en vue de fixer le corps 2 à la glène G par coopération mécanique avec cette dernière, par exemple par coincement comme dans le cas de la quille 4. Selon l'invention, le composant glénoïdien 1 comporte un textile de colonisation osseuse 6 rapporté à demeure par soudage sur la face de fixation 2A. Comme représenté à plus grande échelle sur la figure 2, le textile 6 considéré dans ce mode de réalisation comprend, voire consiste en un tissu, c'est-à-dire en un entrelacement de fils 61, obtenu notamment par tissage et/ou tressage. En pratique, le tissu formant le textile 6 se présente sous la forme d'un patch tissé et/ou tressé, qui est rapporté et soudé sur la face de fixation 2A du corps 2. A cette fin, la couche superficielle du corps 2, au niveau de sa face 2A, est suffisamment échauffée pour fondre localement et ainsi réaliser des jonctions de soudure 21 avec au moins une partie des fils 61, comme montré de manière schématique sur la figure 2. La fusion superficielle du corps 2 est réalisée de diverses manières, notamment par chauffage superficiel, par applications d'ultrasons, à l'aide d'un laser, etc. Le matériau constituant les fils 61 du tissu du textile 6 est choisi pour, d'une part, supporter sans endommagement la soudure avec le polyéthylène du corps 2 et, d'autre part, permettre, voire favoriser la colonisation des espaces libres entre les fils 61 par de la matière osseuse provenant de la glène G après implantation du composant glénoïdien 1, c'est-à-dire après mise en place de la face de fixation 2A contre la glène. Par ailleurs, ce matériau peut aussi bien être prévu non résorbable, que bio-résorbable. En pratique, le choix du matériau précité est vaste, dans le sens où de nombreux matériaux présentent une bonne affinité avec la matière osseuse, cette dernière ayant naturellement tendance à coloniser des structures alvéolaires placées au contact d'un os sain. Ainsi, à titre d'exemple, le matériau constituant les fils 61 est du polyéthylène, du polyuréthane, du polypropylène, etc. Sur la figure 3 est représenté un autre mode de réalisation qui ne se distingue du mode de réalisation de la figure 2 que par la nature du textile de colonisation osseuse soudé sur la face de fixation 2A du corps 2 : en effet, ce textile, référencé 8 sur la figure 3, comprend, voire consiste en un non tissé. En particulier, le non tissé du textile 8 est obtenu par pulvérisation de fibres lâches 81, directement déposées sur la face de fixation 2A, pour établir avec cette dernière les jonctions de soudure 21. Bien entendu, le non tissé du textile 8 peut, en variante, être d'abord fabriqué de manière ad hoc, puis être rapporté et soudé à la face de fixation 2A, de façon similaire à ce qui a été décrit plus haut pour le textile tissé 6. The invention applies to various prosthetic components, in particular to components of orthopedic prostheses which, in use, are subjected to constraints to be transmitted to bones on which these components are fixed. This is particularly the case for glenoid components of shoulder prosthesis whose body made of polymer, especially polyethylene, is to be fixed to the bone glenoid of a patient's scapula. It should be noted that the polymer material mentioned here is not limited to "pure" polyethylene, but generally aims at polyethylene-based plastics, such as PERD (high density polyethylene), as well as other polymers. biocompatible. In practice, the presence of the textile on the fixing face of the body of the component according to the invention is advantageously compatible with the presence of primary fastening means which is potentially provided with this attachment face. Thus, to take the example of the glenoid components of the shoulder prosthesis, the attachment face on which the bone colonization textile is welded may also be provided with a keel or anchor pins in the glenoid of the scapula . According to advantageous features of the prosthetic component according to the invention, taken individually or in any technically possible combination: the textile is fixed by welding on the fixing face; - the textile is a textile of bone colonization; the bone colonization textile is impregnated with a liquid or viscous substance; the liquid or viscous substance is chosen from collagen derivatives, a solution containing bone growth factors, a solution containing stem cells and a solution containing proteins; the textile comprises a fabric, which consists in particular of a woven or braided patch; the textile comprises a non-woven fabric, which consists in particular of loose pulverized fibers; the textile includes partially free fibers, which extend substantially perpendicularly with respect to the rest of the textile; the textile has a multilayer structure. The invention also relates to an implant assembly, comprising a prosthetic component as defined above and a sealing material adapted to be inserted interposed between the attachment face of the component and a bone, by insinuating in the textile. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic view of a prosthetic component conforming to invention, associated with a bone on which this component is to fix; FIG. 2 is a section on a larger scale of the circled detail II in FIG. 1; FIGS. 3 and 4 are views similar to FIG. 2, respectively illustrating two variants in accordance with the invention; and FIG. 5 is a view similar to FIG. 2, illustrating an implantation assembly according to the invention. In Figure 1 is shown a glenoid component 1 belonging to a shoulder prosthesis. This component 1 comprises a body 2 which, on one side, has a face 2A intended to be supported and fixed against the glenoid G of the scapula of a patient. On the opposite side, the body 2 has a face 2B intended to articulate against a humeral head either natural or prosthetic, not shown. In the embodiment considered here, the body 2 is made entirely of polyethylene. However, in variant not shown, only a portion of this body may be provided in polyethylene, as long as this polyethylene portion has the attachment face 2A. Optionally, the face 2A is provided with a keel 4 bone anchor in the glenoid G. As a variant not shown, other primary fastening elements than this keel 4 can be envisaged, in order to fix the body 2 to the glenoid G by mechanical cooperation with the latter, for example by wedging as in the case of the keel 4. According to the invention, the glenoid component 1 comprises a bone colonization textile 6 permanently attached by welding on the face fixing 2A. As shown on a larger scale in FIG. 2, the textile 6 considered in this embodiment comprises, or even consists of, a fabric, that is to say an intertwining of threads 61, obtained in particular by weaving and / or braiding . In practice, the fabric forming the textile 6 is in the form of a woven and / or braided patch, which is attached and welded to the fixing face 2A of the body 2. For this purpose, the surface layer of the body 2, at its face 2A, is sufficiently heated to locally melt and thus achieve solder joints 21 with at least a portion of the son 61, as shown schematically in Figure 2. The superficial melting of the body 2 is made of various in particular by surface heating, by ultrasound applications, by means of a laser, etc. The material constituting the threads 61 of the textile fabric 6 is chosen so as, on the one hand, to withstand without damage the weld with the polyethylene of the body 2 and, on the other hand, to allow or even to favor the colonization of the free spaces between the threads. 61 by bone material from the glenoid G after implantation of the glenoid component 1, that is to say after placing the fixing face 2A against the glenoid. Moreover, this material can be both nonabsorbable and bioabsorbable. In practice, the choice of the aforementioned material is vast, in the sense that many materials have a good affinity with the bone material, the latter having a natural tendency to colonize alveolar structures placed in contact with a healthy bone. Thus, for example, the material constituting the son 61 is polyethylene, polyurethane, polypropylene, etc. FIG. 3 shows another embodiment that differs from the embodiment of FIG. 2 only in the nature of the bone colonization textile welded to the fastening face 2A of the body 2: indeed, this textile, referenced 8 in Figure 3, comprises, or even consists of a nonwoven. In particular, the non-woven textile 8 is obtained by spraying loose fibers 81, directly deposited on the fixing face 2A, to establish with it the solder joints 21. Of course, the nonwoven of the textile 8 can, in Alternatively, first be manufactured ad hoc, then be reported and welded to the fastening face 2A, similar to what has been described above for the woven fabric 6.

Avantageusement, le textile 6 ou 8 est, préalablement à l'implantation du composant glénoïdien 1, imprégné d'une substance liquide ou visqueuse biologiquement active en vue de favoriser l'adhésion des cellules osseuses et/ou la colonisation osseuse de ce textile. A titre d'exemple, la substance précitée est choisie parmi des dérivés du collagène, une solution contenant des facteurs de croissance osseuse, une solution contenant des cellules souches et une solution contenant des protéines. Bien entendu, le degré d'imprégnation du textile 6 ou 8 peut être librement ajusté : ainsi, seuls quelques pourcents des espaces libres internes de ce textile peuvent être occupés par la substance liquide ou visqueuse précitée, ou bien la majorité, voire la totalité de ces espaces libres peuvent ainsi être comblées de cette substance, ce qui revient à dire que le textile 6 ou 8 est alors trempé. De même, à titre d'option avantageuse, le textile 6 ou 8 inclut des fibres en partie libres, qui s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire par rapport au reste du textile, en direction opposée à la face de fixation 2A. Un exemple de mise en oeuvre de cette option est montré sur la figure 4, avec le textile tissé 6 présentant de telles fibres référencées 9. En pratique, ces fibres en partie libres peuvent être aussi bien crochues à leur extrémité libre, comme montré sur la figure 4 pour les fibres 9, que lisses sur toute leur étendue en saillie du reste du textile 6 ou 8. Dans tous les cas, ces fibres en partie libres forment entre elles des espaces libres propices à la croissance osseuse. Selon une première possibilité d'utilisation, le composant 1 est implanté sans ciment, c'est-à-dire sans rapporter une matière de scellement entre lui et la glène G sur laquelle il est à fixer. Ainsi, juste après l'implantation du composant glénoïdien 1, la quille 4 ou d'autres éléments fonctionnellement similaires assurent la fixation primaire du corps 2 vis-à-vis de la glène G puis, après quelques temps, typiquement plusieurs semaines, des cellules osseuses provenant de la glène G colonisent progressivement le textile 6 ou 8, jusqu'à, in fine, atteindre le corps 2 proprement dit, assurant ainsi une fixation secondaire pérenne. Advantageously, the textile 6 or 8 is, prior to the implantation of the glenoid component 1, impregnated with a biologically active liquid or viscous substance in order to promote the adhesion of bone cells and / or the bone colonization of this textile. By way of example, the above substance is selected from collagen derivatives, a solution containing bone growth factors, a solution containing stem cells and a solution containing proteins. Of course, the degree of impregnation of the textile 6 or 8 can be freely adjusted: thus, only a few percent of the internal free spaces of this textile can be occupied by the aforementioned liquid or viscous substance, or the majority, or even the totality of these free spaces can thus be filled with this substance, which amounts to saying that the textile 6 or 8 is then quenched. Similarly, as an advantageous option, the textile 6 or 8 includes fibers partly free, which extend substantially perpendicular to the rest of the textile, in the opposite direction to the fastening face 2A. An example of implementation of this option is shown in Figure 4, with the woven fabric 6 having such fibers referenced 9. In practice, these partially free fibers can be hooked at their free end as shown in FIG. Figure 4 for the fibers 9, that smooth over their entire extent protruding from the rest of the textile 6 or 8. In all cases, these fibers partly free form between them free spaces conducive to bone growth. According to a first possibility of use, the component 1 is implanted without cement, that is to say without bringing a sealing material between it and the glenoid G on which it is to fix. Thus, just after implantation of the glenoid component 1, the keel 4 or other functionally similar elements provide the primary fixation of the body 2 vis-à-vis the glenoid G and, after some time, typically several weeks, cells Bones from the glenoid G gradually colonize the textile 6 or 8, until, ultimately, reach the body 2 itself, thus ensuring a perennial secondary fixation.

Selon une seconde possibilité d'utilisation, le composant 1 est cimenté lors de son implantation. Dans ce cas, la matière de scellement utilisée en tant que ciment, notamment du PMMA (polymétacrylate de méthyle), se trouve interposée entre la glène G et la face 2A du composant glénoïdien 1 et s'insinue alors au moins dans les interstices les plus gros du textile 6 ou 8, renforçant alors la cohésion du composant 1 avec la matière du scellement. La figure 5 montre un exemple de mise en oeuvre correspondant, avec le textile tissé 6, la matière de scellement étant référencée 10. En pratique, le textile 6 ou 8 peut alors ne servir que de support à la matière de scellement, sans autoriser sa colonisation osseuse, en particulier lorsque tous les interstices d'origine du textile sont comblés par cette matière. En variante alternative préférée, une moindre présence de cette matière de scellement n'empêche pas, par la suite, la colonisation osseuse du textile 6 ou 8, comme décrit plus haut, pour renforcer une fixation secondaire pérenne. Divers aménagements et variantes au composant glénoïdien 1 décrit jusqu'ici sont par ailleurs envisageables. A titre d'exemples : - plutôt que le textile 6 ou 8 soit soudé sur la face de fixation 2A du corps 2, ce textile peut être fixé à demeure à cette face 2A par d'autres moyens rapportés ad hoc, tels que de la colle par exemple ; - plutôt que le textile fixé à la face de fixation 2A du corps 2 soit monocouche, comme les textiles 6 et 8 montrés sur les figures 2 à 3, ce textile peut être constitué de plusieurs couches superposées, autrement dit présenter une structure multicouche, en combinant d'ailleurs éventuellement des couches de tissu et de non-tissé ; et/ou - les aménagements décrits pour le composant glénoïdien 1 sont applicables à divers composants prothétiques dont les corps sont en polymère biocompatible, au moins pour ce qui concerne leur face de fixation à un os. According to a second possibility of use, the component 1 is cemented during its implantation. In this case, the sealing material used as cement, in particular PMMA (polymethyl methacrylate), is interposed between the glenoid G and the face 2A of the glenoid component 1 and then creeps into at least the most interstices 6 or 8, reinforcing the cohesion of the component 1 with the sealing material. FIG. 5 shows an example of a corresponding implementation, with the woven fabric 6, the sealing material being referenced 10. In practice, the textile 6 or 8 can then only serve as a support for the sealing material, without allowing its bone colonization, especially when all the interstices of origin of the textile are filled by this material. In preferred alternative form, a lesser presence of this sealing material does not prevent, subsequently, the bone colonization of the textile 6 or 8, as described above, to reinforce a perennial secondary fixation. Various arrangements and variants to the glenoid component 1 described so far are also possible. By way of example: - rather than the textile 6 or 8 is welded to the fastening face 2A of the body 2, this textile can be fixed permanently to this face 2A by other ad hoc reported means, such as the glue for example; rather than the textile fastened to the fastening face 2A of the body 2 being monolayer, like the textiles 6 and 8 shown in FIGS. 2 to 3, this fabric may consist of several superimposed layers, in other words having a multilayer structure, in possibly combining layers of fabric and nonwoven; and / or - the arrangements described for the glenoid component 1 are applicable to various prosthetic components whose bodies are biocompatible polymer, at least as regards their attachment face to a bone.

Claims

1. prosthetic component (1), comprising a body (2) of polymer, in particular polyethylene which has a face (2A) for fixing to a bone (G), characterized in that a textile (6; 8) is fixed to the fixing face (2A).

2. Component according to claim 1, characterized in that the textile (6; 8) is fixed by welding on the fixing face (2A).

3. Component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the textile (6; 8) is a bone colonization textile.

4. Component according to claim 3, characterized in that the bone colonization textile (6; 8) is impregnated with a liquid or viscous substance.

5. Component according to claim 4, characterized in that the liquid or viscous substance is selected from collagen derivatives, a solution containing bone growth factors, a solution containing stem cells and a solution containing proteins.

6. Component according to any one of the preceding claims, characterized in that the textile (6) comprises a fabric, which consists in particular of a woven or braided patch.

7. Component according to any one of the preceding claims, characterized in that the textile (8) comprises a nonwoven, which is in particular constituted by pulverized loose fibers (81).

8. Component according to any one of the preceding claims, characterized in that the textile (6; 8) includes fibers (9) partly free, which extend substantially perpendicular to the rest of the textile.

9. Component according to any one of the preceding claims, characterized in that the textile has a multilayer structure.

10. Implantation assembly, comprising a prosthetic component (1) according to any one of the preceding claims and a sealing material (10) adapted to be reported interposed between the fixing face (2A) of the prosthetic component. and a bone (G), by creeping into the textile (6; 8) of the prosthetic component.