Page 25 - MICADO Magazine n°1

Le cahier des charges était le suivant : maximiser le confort du patient, garantir la sécurité lors d'un chargement statique, réaliser une prothèse de type Patellar Tendon Bearing.
Pour réaliser la conception de la prothèse, nous sommes partis d'un scanner du patient. De ce scanner, nous avons réalisé une segmentation afin d'extraire la géométrie du tibia et de la fibula du patient, ainsi que la forme de la jambe. Ces géométries sont ensuite extraites sous forme surfacique, afin de pouvoir travailler dessus à l'aide du logiciel Optistruct®. Un travail bibliographique nous a permis d'établir une cartographie des zones tolérantes et des zones sensibles d'un patient amputé, et nous servira de donnée d'entrée à notre optimisation topologique. La forme de la jambe sert de base géométrique à la prothèse.
Pour simuler les zones sensibles, les zones tolérantes, et les zones neutres, la prothèse a été découpée en différentes zones (Figure 2), et, numériquement, différents matriaux ont été appliqués à ces zones. Afin de découper avec un maximum de précision ces zones, les os furent gardés comme point de repère. Pour les zones tolérantes, un matériau numérique plus résistant que pour les zones sensibles a été appliqué. Ainsi, la répartition des charges s'effectuera principalement par les zones tolérantes, en minimisant la matière aux zones sensibles.
Dans cette première étude, le chargement simulé est une représentation très simplifiée de la complexité dynamique de la jambe d'un patient amputé en mouvement. Ici, il a été choisi afin de démontrer la faisabilité de la démarche, et de s'intéresser seulement à un chargement statique de la prothèse. Par conséquent, la partie distale de la prothèse est bloquée en déplacement, alors qu'une force équivalente au poids du patient est appliquée sur la surface interne de la prothèse.
Pour finaliser la prothèse, un dispositif sommaire de fixation d'un manchon et d'accroche de la tige a été ajouté en partie distale de la prothèse. En première approximation, ce système pourrait être réalisé directement au cours de la fabrication de la prothèse.
Fig2 : Zones sensibles et tolérantes aux chargements. (Figure extraite de https://www.physio­pedia.com/Prosthetics)
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