Essais dynamiques sur implants avec suivi optique des déformations
RMS Foundation réalise des essais de fatigue sur implants orthopédiques, notamment pour comparer différentes stratégies de traitement des fractures sous contrainte dynamique. Pour ce faire, l'institut de recherche suisse fait appel aux machines LTM de ZwickRoell couplées à des mesures optiques.
Fondé en 1985 et basée à Bettlach en Suisse, RMS Foundation est un laboratoire d’essais de matériaux et un institut de recherche renommé. Organisation à but non lucratif, elle se concentre sur les domaines de l’ingénierie médicale et de la technologie des matériaux, en proposant une multitude de prestations : des essais mécaniques et de matériaux de produits et composants, des analyses spécifiques normalisées et individuelles, des études expérimentales et des services de conseil, entre autres.
L’équipe de RMS Foundation fait de la recherche et soutient le transfert de connaissances dans les domaines suivants : fonctionnalité des implants sur le squelette, évaluation des matériaux, surfaces et tribologie, remplacement et régénération osseuse, interaction matériau-tissu, etc. Axée sur la précision, la fiabilité et la qualité, l'organisation est depuis des décennies un partenaire de confiance dans le domaine de l’ingénierie médicale et de la technologie des matériaux.
Essais de fatigue et suivi optique des déformations
Les chercheurs de RMS Foundation sont amenés à effectuer des essais de fatigue sur implants orthopédiques. Cela nécessite de pouvoir appliquer un large éventail de forces, de quelques newtons au minimum pour certains implants d’ostéosynthèse à plusieurs kilonewtons au maximum pour les implants de hanche.
Pour ses activités de recherche dans le domaine de l’ingénierie médicale, RMS Foundation fait de plus en plus souvent appel à la corrélation d'images numériques (DIC pour Digital Image Correlation). Cette technique de suivi optique se base sur l’analyse d’images de l'éprouvette avant et après une charge afin de quantifier les déplacements et les déformations.
Des machines couvrant un large éventail de charges
Pour réaliser ses essais de matériaux, la RMS Foundation s'est dotée de machines LTM signées ZwickRoell, qui existent en plusieurs versions correspondant aux forces de 1 kN, 2 kN, 3 kN, 5 kN et 10 kN. Elle utilise en particulier ces machines dans le cadre d'un projet de recherche qui vise à comparer différentes stratégies de traitement en matière d'implants.
On notera que les machines LTM sont basées sur un entraînement électrique par moteur linéaire, qui se traduit par une maintenance réduite et manipulation aisée. Elles se distinguent également par la possibilité de raccorder des appareils DIC à la voie d’entrée/sortie numérique et de contrôler les signaux de génération d’images par la programmation du plan de déroulement dans le logiciel d’essai testXpert Research de ZwickRoell. Il est ainsi possible de suivre optiquement la déformation des éprouvettes testées. Les variations dans le mouvement sont visibles à tous les endroits accessibles avec les caméras de l’appareil DIC.
Ainsi, les chercheurs ne se contentent pas d’obtenir, après la rupture, des informations sur l'origine et la cause de celle-ci (par exemple à l’aide d’un microscope électronique à balayage). Ils disposent en plus d'informations utiles sur le comportement exact de l’éprouvette pendant la défaillance.
Comme il est possible d’étalonner les machines à partir de 0,4 % de la charge maximale, la LTM 1 (1 kN) est appropriée pour tester de très petites éprouvettes de manière reproductible et précise. Les contraintes sur les grands implants comme les prothèses de genou ou de hanche peuvent également être couvertes grâce à la LTM 10 (10 kN). La gamme des machines LTM permet ainsi de répondre aux exigences les plus diverses en matière d’essais pour l'ingénierie médicale, des petits implants d’ostéosynthèse jusqu'aux tiges fémorales, en passant par les implants dentaires.
Pour des essais normalisés ou liés à la recherche
« Grâce aux nouvelles machines d’essai LTM de ZwickRoell, nous pouvons non seulement réaliser des essais normalisés de manière plus efficace, mais nous disposons également de possibilités étendues en matière de recherche et développement de nouveaux dispositifs médicaux », souligne Stefan Röthlisberger, Responsable des essais statiques et dynamiques à la RMS Foundation.
L’objectif de ce projet de recherche était de comparer deux stratégies différentes de traitement des fractures sous contrainte dynamique. Il a ainsi été possible de suivre les variations de distance entre n'importe quels points des éprouvettes et de simuler leurs comportements en termes de fatigue mécanique tout en obtenant les données géométriques associées. Ces données permettent d’évaluer quel traitement donnera de meilleurs résultats sur le plan biomécanique.