La perte d\u2019une jambe ou d\u2019une partie d\u2019un membre inf\u00e9rieur peut avoir de nombreuses causes. Chez les jeunes, c\u2019est g\u00e9n\u00e9ralement une malformation cong\u00e9nitale ou un accident. Chez les plus \u00e2g\u00e9s, ce sont plut\u00f4t des cancers, des infections ou des maladies circulatoires chroniques, ces derni\u00e8res souvent caus\u00e9es par un diab\u00e8te. Des millions de personnes sont concern\u00e9es \u00e0 travers le monde, la plupart d\u2019entre elles ont perdu la partie inf\u00e9rieure de la jambe. Des d\u00e9couvertes arch\u00e9ologiques en \u00c9gypte et en Chine nous ont appris que cela fait au moins 3000 ans que l’on tente de remplacer des parties manquantes du corps par des proth\u00e8ses. La jambe de bois du pirate dans les films donne une id\u00e9e assez r\u00e9aliste de ce \u00e0 quoi ressemblait une proth\u00e8se de jambe par le pass\u00e9. Elle \u00e9tait en bois et cuir et donc fonci\u00e8rement rigide, et donnait \u00e0 son porteur une d\u00e9marche boitillante.<\/p>\n
De la jambe de bois du pirate \u00e0 l\u2019appareil orthop\u00e9dique de haute technologie<\/strong><\/p>\n On ne peut pas vraiment comparer les anciennes proth\u00e8ses aux proth\u00e8ses modernes qui disposent d’articulations, d’algorithmes de commande et d’\u00e9l\u00e9ments \u00e0 ressorts en mat\u00e9riaux de haute technologie. Elles aident \u00e0 rendre la d\u00e9marche bien plus naturelle. Certains mod\u00e8les sont m\u00eame con\u00e7us pour une performance maximale : les athl\u00e8tes amput\u00e9s des membres inf\u00e9rieurs et porteurs de proth\u00e8ses en carbone atteignent des temps record en course \u00e0 pied sur de courtes distances. Cela a m\u00eame provoqu\u00e9 des d\u00e9bats anim\u00e9s sur la question de savoir si l’\u00e9norme force \u00e9lastique de ces constructions en fibre de carbone donne aux athl\u00e8tes amput\u00e9s un avantage sur les coureurs \u00ab normaux \u00bb.<\/p>\n Les proth\u00e8ses sportives sont con\u00e7ues pour une course rapide, mais l\u2019arr\u00eat et des activit\u00e9s normales avec sont difficiles, voire impossibles. Les proth\u00e8ses de cheville destin\u00e9es \u00e0 l\u2019utilisation au quotidien sont compl\u00e8tement diff\u00e9rentes des \u00ab skids \u00bb arqu\u00e9s des sports de comp\u00e9tition. G\u00e9n\u00e9ralement proches de l\u2019anatomie naturelle, elles consistent en une composante de jambe inf\u00e9rieure et une composante de pied, reli\u00e9es entre elles par une articulation. L\u2019articulation de cheville artificielle passive garantit que la proth\u00e8se reste toujours dans une position pr\u00e9visible, mais elle ne laisse aussi qu\u2019une libert\u00e9 de mouvement r\u00e9duite pendant la marche.<\/p>\n Lors du d\u00e9roulement du pied, c\u2019est-\u00e0-dire pendant le mouvement vers l\u2019avant, le pied est press\u00e9 contre le bas de la jambe. Lorsqu\u2019il est repouss\u00e9, la force \u00e9lastique remet le pied dans la position de d\u00e9part fixe quasiment perpendiculaire. \u00ab Mais cette position fixe ne correspond pas \u00e0 la position naturelle du pied pendant la phase de transfert. La pointe du pied proth\u00e9tique risque de toucher le sol ou de tr\u00e9bucher sur de petits obstacles \u00bb, explique Marcin Dziemianowicz. L\u2019ing\u00e9nieur sp\u00e9cialis\u00e9 en biom\u00e9canique a fond\u00e9 Design Pro Technology \u00e0 Bia\u0142ystok (Pologne) en 2016 avec objectif de trouver des solutions innovantes \u00e0 ces probl\u00e8mes. L\u2019\u00e9quipe interdisciplinaire compos\u00e9e d\u2019ing\u00e9nieurs, de techniciens orthop\u00e9distes, de m\u00e9decins et de designers de l\u2019entreprise de technologies m\u00e9dicales d\u00e9veloppe et fabrique des aides orthop\u00e9diques individuelles \u00e0 la pointe de la technologie.<\/p>\n Flexion dorsale active pour minimiser les risques de tr\u00e9buchement<\/strong><\/p>\n Avec son nouveau produit D-Ankle, Design Pro Technology a con\u00e7u la premi\u00e8re proth\u00e8se de cheville qui, au moyen d\u2019un moteur, fait activement bouger le pied pendant la marche et le maintient dans une position anatomiquement naturelle \u00e0 chaque pas. D\u00e9cisive ici : ce que l\u2019on appelle la flexion dorsale, c\u2019est-\u00e0-dire la flexion du pied vers le tibia, pendant la phase d\u2019\u00e9lan. \u00ab Augmenter la distance entre la pointe du pied et le sol r\u00e9duit le risque de tr\u00e9buchement, ajoute Marcin Dziemianowicz. Avec une proth\u00e8se passive, le porteur y arrive en faisant un mouvement circulaire depuis la hanche ou en levant la jambe plus haut. Ces mouvements de compensation ne sont pas n\u00e9cessaires avec D-Ankle, la marche devient plus naturelle et moins fatigante. \u00bb<\/p>\n Lorsque le pied proth\u00e9tique se pose au sol, sa m\u00e9canique effectue le changement d\u2019angle naturel pendant la phase d\u2019appui. D-Ankle est la seule proth\u00e8se disposant d\u2019une fonctionnalit\u00e9 de retour active, du talon aux orteils, y compris la pouss\u00e9e du sol pour le pas suivant. La flexion plantaire motoris\u00e9e, autrement dit l\u2019extension dans l\u2019articulation, est alors activ\u00e9e. Cela contribue \u00e9galement \u00e0 une d\u00e9marche harmonieuse et \u00e9conomise des forces. L\u2019articulation artificielle \u00e0 charni\u00e8re n\u2019est certes pas capable de r\u00e9aliser des mouvements lat\u00e9raux comme le fait une cheville naturelle. Une d\u00e9formation passive du mat\u00e9riau \u00e9lastique du pied proth\u00e9tique, la fibre de carbone, le permet quand-m\u00eame. Ainsi, la semelle du pied est parfaitement en contact avec le sol, m\u00eame sur des surfaces irr\u00e9guli\u00e8res.<\/p>\n Le contr\u00f4leur d\u00e9tecte le rythme de la marche<\/strong><\/p>\n Le contr\u00f4leur int\u00e9gr\u00e9 de la proth\u00e8se re\u00e7oit des signaux de plusieurs capteurs afin de diff\u00e9rencier les phases d\u2019un cycle de marche. Un potentiom\u00e8tre mesure l\u2019angle entre le pied et la jambe inf\u00e9rieure, un capteur de pression bilat\u00e9ral mesure la charge au contact initial du pied et la d\u00e9charge pendant la phase de transfert. Un acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre d\u00e9tecte l\u2019ensemble du mouvement, y compris la vitesse, l\u2019inclinaison du pied et la pente du chemin.<\/p>\n \u00ab L\u2019algorithme collecte les signaux des derniers pas et les analyse, raconte Marcin Dziemianowicz pour expliquer le principe. De ces donn\u00e9es, il d\u00e9duit le rythme de la marche et en d\u00e9rive la position optimale du pied pour chaque phase du pas. Par exemple, l’articulation de la cheville est plus pli\u00e9e lors d’une marche en mont\u00e9e qu\u2019\u00e0 plat et la force de pouss\u00e9e est \u00e9galement augment\u00e9e pour faciliter la mont\u00e9e. En descente, pour maintenir le meilleur contact possible entre la semelle et le sol, c\u2019est l\u2019inverse. Par ailleurs, une application pour smartphone est disponible pour ajuster des param\u00e8tres tels que la force de pouss\u00e9e, la sensibilit\u00e9 du capteur de pression ou la dur\u00e9e d\u2019une phase du cycle de marche. \u00bb<\/p>\n Entra\u00eenement sportif de grande endurance<\/strong><\/p>\n L\u2019entra\u00eenement int\u00e9gr\u00e9 veille \u00e0 ce que les signaux de commande soient convertis en mouvements adapt\u00e9s. Son coeur est compos\u00e9 d’un moteur sans balais de la s\u00e9rie BP4 de FAULHABER dont la puissance est transf\u00e9r\u00e9e via une vis-m\u00e8re. Le moteur et la vis-m\u00e8re tournent dans les deux sens et peuvent donc fournir la flexion dorsale comme plantaire du pied. Le grand rendement \u00e9nerg\u00e9tique de l\u2019entra\u00eenement permet d\u2019atteindre jusqu\u2019\u00e0 12 heures d\u2019autonomie avec une seule charge de batterie. Le moteur tol\u00e8re en outre les importantes \u00e9missions thermiques qui peuvent survenir au quotidien.<\/p>\n \u00ab Nos objectifs \u00e9taient en somme assez ambitieux, se rappelle Marcin Dziemianowicz. Le moteur devait \u00eatre apte \u00e0 reproduire un mouvement de footing, avec trois pas par seconde ou trois cycles complets de flexion dorsale et plantaire. Par ailleurs, il devait pouvoir supporter des changements rapides de vitesse et de direction. Pour ce type d\u2019application, vous avez besoin d\u2019une tr\u00e8s grande vitesse et d\u2019un couple \u00e9lev\u00e9, pour un volume et un poids aussi faibles que possible. Nous avons essay\u00e9 diff\u00e9rentes solutions d\u2019entra\u00eenement des principaux fabricants de moteurs. Chez FAULHABER, nous avons non seulement trouv\u00e9 le produit le plus adapt\u00e9, mais nous b\u00e9n\u00e9ficions aussi d’un support technique exceptionnel. \u00bb<\/p>\n Apr\u00e8s des essais approfondis et concluants sur des amput\u00e9s qui se sont pr\u00eat\u00e9s \u00e0 ces tests, la proth\u00e8se de pied va \u00eatre mise sur le march\u00e9 fin 2023. Gr\u00e2ce \u00e0 son adaptateur modulaire, elle peut \u00eatre attach\u00e9e \u00e0 n’importe quelle tige de proth\u00e8se modulaire. L\u2019ajustement individuel de la proth\u00e8se est effectu\u00e9 par un technicien orthop\u00e9diste. La hauteur du talon peut \u00eatre r\u00e9gl\u00e9e, de sorte que D-Ankle peut m\u00eame \u00eatre port\u00e9 avec des chaussures \u00e0 talon. Si la batterie venait \u00e0 manquer apr\u00e8s une tr\u00e8s longue journ\u00e9e, le porteur peut continuer \u00e0 marcher comme avec une proth\u00e8se passive.<\/p>\n \u00ab En rendant le pied actif, nous faisons un grand pas \u00e0 la fois vers un mouvement anatomiquement naturel et vers un meilleur soutien des amput\u00e9s, se r\u00e9jouit Marcin Dziemianowicz. Les exp\u00e9riences faites avec ce produit et la bonne collaboration avec FAULHABER nous ont donn\u00e9 quelques id\u00e9es pour utiliser la puissance compacte du moteur pour d’autres proth\u00e8ses. \u00bb<\/p>\n