Composants et conception des prothèses

Les composants et la conception des prothèses constituent le domaine de la prosthétique et de l'orthétique qui s'intéresse aux éléments techniques constituant une prothèse de membre, ainsi qu'aux principes régissant leur sélection, leur configuration et leur alignement en vue de restaurer la fonction. Ce domaine englobe l'interface avec le moignon, les composants structurels et articulaires, et les éléments terminaux qui interagissent avec le sol ou des objets, en considérant la prothèse comme un système mécanique adapté aux besoins d'une personne.

Definition

Les composants et la conception des prothèses désignent l'étude des parties structurelles, articulaires, d'interface et terminales des prothèses externes de membre, ainsi que les principes d'ingénierie et de biomécanique selon lesquels elles sont choisies, combinées et alignées pour remplacer un segment de membre manquant.

Scope

Ce domaine familiarise le lecteur avec les principales catégories de composants des prothèses externes de membre : l'emboîture et le système de suspension qui relient le dispositif au moignon, les pieds prothétiques et les assemblages de cheville, les mécanismes de genou, ainsi que les mains et les dispositifs terminaux pour les membres supérieurs, en tenant compte des compromis de conception (poids, stabilité, restitution d'énergie, contrôle, durabilité) qui les caractérisent. Il s'agit d'un aperçu de référence et éducatif sur les composants et la logique de conception, et non d'un protocole d'appareillage ou d'un guide de prescription.

Sub-topics

• Pieds et chevilles prothétiques
• Mécanismes de prothèses de genou
• Interface et suspension de l'emboîture prothétique
• Mains prothétiques et dispositifs terminaux du membre supérieur

Core questions

• Quelles exigences fonctionnelles chaque composant prothétique doit-il satisfaire, et comment les choix de conception arbitrent-ils entre stabilité, mobilité, poids et coût énergétique ?
• Comment l'interface emboîture-moignon transfère-t-elle la charge et suspend-elle le dispositif ?
• En quoi les articulations passives, hydrauliques et contrôlées par microprocesseur diffèrent-elles dans le comportement qu'elles procurent ?
• Comment les signaux de contrôle de l'utilisateur sont-ils captés et traduits en action dans les dispositifs pour membres supérieurs ?

Key concepts

• Interface emboîture et suspension
• Alignement statique et dynamique
• Stockage et restitution d'énergie
• Stabilité en phase d'appui versus mobilité en phase oscillante
• Contrôle par microprocesseur
• Contrôle par puissance corporelle versus contrôle par source d'énergie externe
• Compromis entre poids et durabilité des composants

Mechanisms

Une prothèse de membre est assemblée comme une chaîne : l'emboîture capte et décharge le moignon, un mécanisme de suspension maintient le dispositif attaché, des pylônes structurels transmettent la charge, des articulations (cheville, genou, poignet) modulent le mouvement au cours du cycle de marche ou de la tâche, et un composant terminal (pied ou main/dispositif terminal) interagit avec l'environnement. La conception équilibre des objectifs concurrents — un genou plus stable en phase d'appui peut être plus difficile à fléchir en phase oscillante ; un pied qui stocke et restitue plus d'énergie peut être plus lourd ou moins stable. L'alignement positionne les composants par rapport à la ligne de charge afin que les forces de réaction au sol ou de préhension produisent le comportement articulaire souhaité. Dans les dispositifs pour membres supérieurs, la chaîne inclut en outre une source de contrôle (puissance corporelle via un harnais, ou signaux myoélectriques) que l'utilisateur module pour actionner le dispositif terminal.

Clinical relevance

La sélection et la conception des composants influencent l'efficacité et la sécurité avec lesquelles une personne peut se tenir debout, marcher ou effectuer des tâches avec une prothèse, et la compréhension des options soutient une prise de décision éclairée et partagée au sein des équipes de réadaptation. Ce domaine décrit l'espace de conception et les preuves concernant le comportement des composants ; il caractérise les dispositifs à des fins de référence et d'éducation et ne constitue pas une base pour des décisions individuelles de prescription ou d'appareillage.

Evidence & guidelines

Les preuves comparatives sur les composants prothétiques sont inégales selon les classes de composants. Des revues systématiques ont examiné les mécanismes prothétiques de cheville-pied et les genoux contrôlés par microprocesseur, tandis que des études contrôlées ont évalué les stratégies de contrôle myoélectrique. Une grande partie de la base de preuves se compose de petites études biomécaniques et croisées, et les revues notent à plusieurs reprises l'hétérogénéité des résultats et des populations.

History

Les prothèses externes de membre ont évolué, passant de dispositifs rigides en bois et en cuir à des systèmes endosquelettiques modulaires avec des composants interchangeables au XXe siècle. Les décennies suivantes ont vu l'introduction de pieds à restitution d'énergie, de genoux hydrauliques puis contrôlés par microprocesseur, et de mains myoélectriques de plus en plus performantes, faisant évoluer la conception d'une substitution purement structurelle vers des composants qui modulent activement le mouvement et réagissent à l'utilisateur et à l'environnement.

Debates

Dans quelle mesure une fonction ajoutée justifie-t-elle des composants plus complexes et coûteux ?

Les composants avancés tels que les genoux à microprocesseur et les mains multi-articulées offrent des bénéfices fonctionnels mesurables chez certains utilisateurs, mais les revues notent des tailles d'effet variables et des questions de coût, de poids et de fiabilité, de sorte que l'adéquation de la complexité des composants aux besoins individuels reste un sujet de débat.

Seminal works

• hofstad-2004
• kuiken-2009
• hahn-2021

Frequently asked questions

Quels sont les principaux composants d'une prothèse de membre ?

Une prothèse de membre typique comprend une emboîture et un système de suspension qui la fixent au moignon, des pylônes structurels, des articulations telles qu'une cheville ou un genou, et un composant terminal — un pied pour les dispositifs de membre inférieur ou une main ou un dispositif terminal pour les dispositifs de membre supérieur.

Quelle est la différence entre les composants passifs et ceux contrôlés par microprocesseur ?

Les composants passifs réagissent mécaniquement à la charge avec des propriétés fixes, tandis que les composants contrôlés par microprocesseur utilisent des capteurs et un contrôleur pour ajuster la résistance ou le comportement en temps réel à travers différentes phases de mouvement.