Conception informatique, fabrication et évaluation d'emboîtures prothétiques transtibiales optimisées spécifiques au patient

Titre : Conception informatique, fabrication et évaluation d'emboîtures prothétiques transtibiales optimisées spécifiques au patient

Chercheur principal : Dr Hugh Herr

Contexte : L'objectif global de cette application est de développer et d'évaluer cliniquement un cadre de conception et de fabrication informatique et basé sur les données pour les interfaces mécaniques qui produit quantitativement des emboîtures prothétiques transtibiales de manière plus rapide et plus rentable que les processus conventionnels. Traditionnellement, la fabrication d'emboîtures prothétiques est une activité artisanale, basée essentiellement sur l'expérience du prothésiste. Même avec les progrès de la conception assistée par ordinateur et de la fabrication assistée par ordinateur (CAO/FAO), le processus de conception reste manuel. La nature manuelle du processus signifie qu'il est non reproductible et actuellement largement non basé sur les données, et les données quantitatives ne sont pas obtenues ou insuffisamment utilisées. De plus, l'inconfort, les problèmes de peau et la formation d'escarres restent fréquents. Grâce au cadre de modélisation informatique proposé, un processus de conception reproductible, axé sur les données et spécifique au patient est mis à disposition, basé sur une justification scientifique.

Objectif/hypothèse : L'hypothèse principale de cette proposition est qu'une emboîture, conçue à l'aide du nouveau cadre de conception informatique, est équivalente ou meilleure qu'une emboîture conventionnelle (conçue par un prothésiste) en termes de : 1) symétrie de la marche, 2 ) pressions de contact avec la peau, 3) température de la surface de la peau et 4) confort évalué à partir d'un questionnaire. Notre hypothèse est étayée par les données pilotes présentées qui montrent des pressions de contact avec la peau réduites ou équivalentes et des niveaux de confort rapportés par le sujet pour plusieurs régions anatomiques critiques.

Objectifs spécifiques : 1) Modélisation biomécanique spécifique au sujet pour N = 18 sujets, 2) Conception informatique et fabrication d'emboîtures pour N = 18 sujets, et 3) Évaluation clinique de nouvelles emboîtures pour N = 18 sujets.

Conception de l'étude : Une cohorte de 18 sujets sera recrutée pour cette étude. Les données IRM ou CT seront enregistrées pour tous les sujets. Grâce à la segmentation d'images, des modèles d'analyse par éléments finis (FEA) 3D géométriquement précis seront construits. Les modèles FEA prédictifs qui en résultent seront ensuite utilisés dans un nouveau cadre de conception informatique automatisé et basé sur les données pour les emboîtures prothétiques, afin de concevoir des emboîtures prothétiques pour tous les sujets. Le cadre optimise les conceptions des emboîtures, telles qu'évaluées par les pressions de contact avec la peau et la tension interne des tissus, grâce à un ajustement itératif des emboîtures de test virtuelles. Les conceptions finales sont ensuite imprimées en 3D. Pour évaluer les emboîtures prothétiques avec chacun des sujets, chaque sujet fera un exercice debout et de marche en utilisant ses emboîtures conventionnelles ou les nouvelles emboîtures. Pendant ce temps, les pressions et les températures de contact avec la peau sont enregistrées, les données de symétrie de la marche sont collectées et le confort de l'emboîture est évalué à l'aide d'un questionnaire. Ensemble, ces données fournissent une évaluation quantitative et qualitative et une comparaison des douilles nouvelles et conventionnelles.