Des solutions High-tech pour une qualité de vie améliorée

Lorsqu’il faut trouver des solutions technologiques pour palier à la perte d’un membre, à la suite d’une amputation de la jambe par exemple, deux éléments clef sont à prendre en compte. Tout d’abord, il a fallu beaucoup de temps à la nature pour développer l’"appareil" parfait qui permettrait aux humains de se déplacer. Deuxièmement, l’être humain est un animal routinier, et il a tendance à continuer à faire comme il l’a toujours fait. Toutes les solutions qui ont été expérimentées jusqu’à aujourd’hui, de la jambe en bois aux prothèses high-tech utilisant des matériaux de pointe, ont fonctionné de manière purement passive. Tous ces appareils ont une chose en commun : leur fonction ne change pas durant le mouvement. Aujourd’hui cependant, une nouvelle solution a été développée, basée sur l’utilisation de prothèses contrôlées par microprocesseurs. Tout comme un membre naturel, elles peuvent réagir automatiquement, s’adaptant à la situation. Des micromoteurs ultralégers, combinés à une technologie de contrôle intelligente, offre la chance de marcher d’une manière très similaire aux mouvements naturels. Cela offre aux utilisateurs de nets avantages en terme de sécurité et de confort.

Une prothèse est toujours un outil médical complexe qui nécessite d’être adapté à l’individu. Les composants techniques, cependant, ne peuvent être produit, pour des raisons économiques, qu’à grande échelle. Il était donc clair pour le spécialiste en prothèses OttO Bock de Vienne qu’une nouvelle prothèse évoluée nécessiterait à la fois d’être adapté au plus grand nombre à l’échelle mondiale, et d’offrir des performances maximales dans toutes les situations possibles. Sa solution a été de développer une prothèse active, dont le succès se base sur des interactions fiables et fluides entre la mécanique, l’électronique et l’utilisateur. Pour y arriver, le spécialiste en prothèses a contacté les experts en micromoteurs de chez Faulhaber. Grâce à de nombreuses années d’expérience dans le domaine des micromoteurs, Faulhaber a vite développée une solution d’entraînement sur mesure et fiable pour ces prothèses High-Tech.

La nature imitée

Après avoir quitté l’usine, chaque prothèse est réglée avec précision par un spécialiste local en orthopédie pour s’adapter à son utilisateur. C’est devenu une pratique standard pour les prothèses de haute qualité. Ce qui rend cependant cette prothèse si spéciale, c’est son système électromécanique qui permet à la prothèse de s’adapter à la démarche de l’individu, recréant une sensation vraiment naturelle pour l’utilisateur. Marcher ne consiste pas seulement à mettre un pied devant l’autre. La simple “amélioration” d’une jambe de bois en y rajoutant une articulation en guise de genoux n’est donc pas une solution. La nature utilise des tendons et des muscles pour créer le mouvement et l’adapter à chaque pas de manière individuelle. Ainsi, les gens peuvent se servir au mieux de leur poids et de leur force, quelles que soient les situations et selon qu’ils marchent, courent, font du vélo ou se tiennent debout. Ces procédés sont tous inconscients et sont souvent de simples réflexes, donc extrêmement rapides.

Trouver un moyen de simuler des mouvements naturels implique que l’on porte une grande attention à la mécanique et à l’électronique. Grâce à des microprocesseurs très puissants, des capteurs de précision miniatures et des micromoteurs, la technologie nécessaire pour des résultats véritablement impressionnants existe désormais. La technologie prothétique compacte permet à l’utilisateur de marcher, vite ou lentement, de courir, monter une pente ou faire du vélo, tout cela sans avoir besoin de porter une attention particulière à ce que fait le membre. De plus, le fait que l’articulation du genou puisse réagir immédiatement aux changements de vitesse ou de surface améliore considérablement la sécurité. Même en cas de chute, l’électronique en temps réel de la prothèse restera fiable et l’empêchera de se plier. Sur le long terme, la capacité de la prothèse à réagir intelligemment assure une meilleure santé à l’utilisateur, évitant des signes d’usure précoces aux autres articulations, ou encore des problèmes dus à une mauvaise posture, qui impliquerait une surcharge de poids sur la jambe en bonne santé.

Une solution pratique

Un mouvement naturel ne peut être obtenu que si la prothèse réagit avec une très grande précision et d’une manière très subtile aux changements survenants à chaque pas. Afin d’assurer cela, des capteurs hautement sensibles contrôlent 50 fois par seconde la position et le mouvement de la prothèse. Un capteur d’angle du genou fournit des informations qui sont utilisées pour un contrôle dynamique, tandis que des capteurs de charge dans le bas de la jambe mesurent la pression exercée sur le talon et l’avant du pied. Un processeur très puissant analyse ensuite ces résultats et communique les instructions appropriées au mécanisme d’amortissement.L’amortissement hydraulique a déjà prouvé son efficacité. Il permet d’implémenter avec rapidité et précision les valeurs d’amortissement appropriées. Les spécialistes de la prothèse utilisent une technologie qui a fait ses preuves pour l’interface entre l’électronique et le mécanisme d’amortissement: Un micromoteur C.C. facile à contrôler. Ces micromoteurs à commutation métal précieux, offrent de hautes performances en plus d’un design très fin. Les hautes performances de ces moteurs impliquent que les prothèses peuvent fonctionner jusqu’à deux jours d’affilée sans avoir besoin de temps de rechargement, et ce malgré les capacités limitées des piles au lithium. Dans le cas présent, les moteurs haute performance de 10 mm fonctionne avec un réducteur de frictions basé sur un réducteur planétaire. Cela sert à ajuster la valve de l’amortisseur. À chaque pas, l’amortissement est ajusté de son niveau maximum à presque zéro, avant de recommencer.

Une durabilité à toutes épreuves

Tous les composants doivent pouvoir fonctionner durant plusieurs années continues. Ce n’est pas un problème pour les moteurs C.C. à commutation métal précieux déployés pour cette application. L’usage de ces prothèses partout dans le monde pose des contraintes technologiques considérables: elles doivent être capable de supporter des températures allant de –15 °C à +65 °C. Elles doivent également pouvoir fonctionner correctement quel que soit le climat, par temps sec ou humide, et supporter l’air salifère ou le sable du désert. Gardant ceci à l’esprit, tous les composants importants sont scellés, certains autres plus spéciaux étant rajoutés dans un boîtier supplémentaire.Malgré des composants robustes et scellés, le cas d’une panne dans n’importe lequel des composants (des piles déchargées par exemple) reste toujours à envisager, comme il s’agit d’un outil médical. Dans un tel cas, la prothèse générera un amortissement maximum, la bloquant comme une jambe de bois, assurant ainsi un risque minimum. Le porteur de la prothèse pourra donc continuer à marcher, malgré un confort diminué. Tous les degrés d’amortissement entre le zéro virtuel et le niveau maximum peuvent être réglés individuellement par un technicien orthopédique certifié, à l’aide du programme C-Soft. L’utilisateur peut choisir entre deux réglages, un optimisé pour la marche par exemple, et un pour le vélo. Le premier utiliserait un amortissement par phases pour faciliter la marche, qui serait désactivé lorsqu’on fait du vélo. La prothèse peut aussi être réglée pour faire du roller, du ski de fond et beaucoup d’autres activités encore. La combinaison de composants électroniques modernes et de micromoteurs robustes et hautement performants permet d’améliorer considérablement le confort des utilisateurs de ces prothèses. Grâce à des moteurs dynamiques, une électronique en temps réel et des capteurs haute définition, il est désormais possible de rassembler tous les composants nécessaires à des mouvements naturel dans les limites permises par une prothèse.