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Des paliers lisses en polymère pour des prothèses de genou optimisées

Publié le 21 juillet 2020 par Patrick RENARD
Source : Igus
Dans les genoux prothétiques polycentriques 3R60 (à gauche) et 3R60-PRO (à droite), l'espace disponible peut être utilisé de manière optimale grâce aux paliers lisses Iglidur.

Elément discret dans un système en mouvement, le palier peut pourtant se révéler essentiel. C'est le cas dans les prothèses d'Otto Bock. Le fabricant allemand a choisi les paliers lisses en polymère d'Igus, jugés plus avantageux que des paliers en métal sur de nombreux points.

Seuls des matériaux et des composants fiables peuvent être utilisés pour réaliser des prothèses. C'est particulièrement vrai pour les jambes prothétiques, car leur utilisateur doit pouvoir se tenir debout et marcher en toute confiance.

La société Otto Bock SE & Co. KGaA fabrique des prothèses destinées à tous types d'utilisateurs, y compris les champions paralympiques. Pour un patient, il est très important que la prothèse soit adaptée à son moignon et qu'elle assiste son corps le plus efficacement possible pour des tâches motrices complexes, comme la marche. C'est pour que ces mouvements soient ressentis par le porteur comme naturels et aussi agréables que possible qu'Otto Bock ne cesse d'innover.

Ce fut notamment le cas avec le "C-leg", le premier genou articulé au monde commandé par microprocesseur et mesurant les mouvements en temps réel, dont la commercialisation débuta en 1997. Cette innovation permet au porteur de la prothèse de regarder droit devant lui lors d'une balade en forêt par exemple, plutôt que d'avoir les yeux constamment rivés au sol.

Pour pouvoir mettre au point de tels produits, Otto Bock coopère de façon très étroite avec des porteurs de prothèses afin de comprendre leurs besoins. L'utilisateur d'une prothèse au quotidien sera par exemple extrêmement sensible à une bonne harmonie des mouvements, à un amortissement efficace et à une robustesse qui soit au moins égale à celle d'une articulation naturelle.

C'est la raison pour laquelle on trouve désormais des paliers lisses Iglidur  d'Igus au sein des derniers genoux prothétiques d'Otto Bock.

Paliers lisses Iglidur intégrés dans les prothèses 3R60 et 3R60-PRO.

Fini les problèmes de corrosion

Certains logements de prothèses de genou Otto Bock étaient équipés jusqu'ici de paliers en bronze. L'entreprise constate alors que de petits mouvements oscillants sont susceptibles de provoquer une corrosion de contact, elle-même entraînant le risque pour les prothèses de se gripper légèrement. Un danger potentiel pour le porteur.

Différents matériaux sont alors testés pour trouver une alternative au bronze. Otto Bock a finalement choisi les paliers lisses polymères Igus qui sont optimisés en termes de frottement et ne s'usent que très faiblement.

« Les paliers lisses se composent d'un mélange de polymères de base, de fibres, de charges et de lubrifiants solides », explique Ulf Hottung, responsable projets du secteur médical chez Igus GmbH, pour décrire le fonctionnement des paliers Iglidur. « Ces lubrifiants, qui prennent la forme de particules microscopiques, sont logés par millions dans le matériau solide. Cela permet d'éviter l'utilisation de graisse ou d'huile ».

Insensibles à la poussière, silencieux, compacts et légers

Mais le choix des paliers polymères n'a pas été dicté uniquement par l'élimination du problème de corrosion de contact. Leurs avantages sont multiples pour les prothèses. Contrairement aux paliers en bronze, ils ne craignent pas la saleté ni la poussière. En outre, ils sont silencieux alors que le jeu des paliers en bronze génère un bruit gênant.

Autre intérêt de ces paliers, ils optimisent l'espace disponible pour la prothèse. C'est en particulier le cas pour le genou articulé 3R60 polycentrique, c'est-à-dire pluriaxial. « Il y a plusieurs logements très près les uns des autres et les parois que nous pouvons utiliser sont tellement fines que l'intégration de roulements n'est pas possible », explique Andreas Schuh, spécialiste des systèmes de commande par fluide chez Otto Bock, qui a testé et évalué de très nombreux paliers différents.

Outre l'espace requis, le poids joue lui aussi un rôle important dans une prothèse. Chaque gramme compte. « Avec leur poids plume, les paliers lisses Iglidur sont plus avantageux que les paliers métalliques », précise Andreas Schuh.

Le fait que les paliers lisses polymères n'aient besoin ni d'entretien ni de graissage extérieur a aussi une incidence positive en termes de coûts pour Otto Bock : « Du fait de l'absence de lubrification, les genoux prothétiques sont moins sensibles à la saleté. On n'a donc pas besoin de couvercles ni d'éléments d'étanchéité supplémentaires pour protéger les logements de la saleté et de l'eau », explique Andreas Schuh. Sans compter que les paliers lisses Iglidur sont plus économiques que des produits comparables en métal. De plus, les axes n'ont pas besoin d'être trempés. Le processus de fabrication est donc raccourci d'une étape, ce qui permet là aussi de baisser les coûts.

Vue de l'intérieur du genou prothétique polycentrique 3R78 avec des bagues de piston Iglidur fabriquées sur mesure par Igus.

Une bague sur mesure pour un autre modèle de genou prothétique

Igus fabrique de nombreuses pièces normalisées qui sont disponibles dans un large éventail de matériaux, mais aussi des composants sur mesure à la demande de ses clients. Otto Bock a également profité des avantages de ce service pour un autre de ses produits : le genou prothétique 3R78. Il s'agit d'une articulation mécanique à commande pneumatique, qui intègre une bague de piston. Cette dernière n'est pas disponible dans la gamme standard Igus du fait de sa géométrie spécifique. Dans de telles situations, Igus propose différentes méthodes de fabrication qui peuvent être testées à partir de prototypes avant de donner lieu à la production du nombre d'exemplaires requis (d'une pièce unitaire à plusieurs millions). Le choix du matériau peut être adapté à l'application afin d'obtenir les meilleurs résultats possibles sur la pièce définitive.

Un laboratoire de tests maison pour assurer la qualité du produit

La devise d'Otto Bock - Quality for Life - met en avant la fiabilité de ses produits. Pour atteindre cet objectif, la société dispose de son propre laboratoire de tests. Elle y teste les produits qu'elle développe mais aussi les composants de ses fournisseurs, parmi lesquels les paliers lisses polymères d'Igus. Ainsi, des genoux prothétiques équipés de paliers lisses Iglidur sont pliés sous charge dans le laboratoire de tests afin d'obtenir des indications sur l'usure des composants dans des conditions réalistes. Cela permet à Otto Bock de garantir aux porteurs de prothèses la qualité, la fiabilité et la stabilité qu'ils sont en droit d'attendre.

[source des illustrations : Igus]


www.igus.fr

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