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PI03 - Système de mesure de l’équilibrage des pressions in situ d’une prothèse de genou

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Mots-clé

Prothèse totale du genou, capteur de pressions/effort piezo-résistifs, accéléromètres, acquisition multicanal, conditionnement du signal, numérisation, IHM PC, Langage C, C#.

 

Millésime

2012-2013

Entreprise

BIOMET

Equipe projet

CASALS BAS Anthony
DEMIRDJIAN Armand
GARAYT Kevin
 

 

 

Présentation de l'entreprise

BIOMET est un des principaux acteurs internationaux dans le domaine de l'orthopédie, qui dû à une population vieillissante est un marché en pleine croissance. Elle conçoit, développe et commercialise principalement des prothèses orthopédiques (hanches, genoux, coudes, ...)

Contexte du projet

Un genou humain est soumis principalement à deux facteurs d'usure : les maladies (arthrose) et une usure mécanique naturelle. Dans certains cas la pose d'une Prothèse Totale de Genou est requise.

Le principal inconvénient d'une prothèse totale de genou est l'usure prématurée de l'insert en polyéthylène dû à une mauvaise répartition des efforts entre l'implant fémoral et l'insert.

BIOMET a donc développé une nouvelle prothèse totale de genou : Vanguard Alpina. Cette prothèse a pour principale caractéristique d'avoir trois condyles (au lieu de deux) et permet d'avoir également un déplacement des points de contact des condyles sur l'insert. La prothèse Vanguard Alpina permet donc d'avoir une plus grande surface de contact et ainsi ralentir l'effet d'usure.

Objectifs

Fournir à BIOMET un outil permettant de valider la conception de la prothèse Vanguard Alpina, en laboratoire d'anatomie, via la mesure des forces exercées sur l'insert et de l'angle de flexion du genou.

BIOMET veut pouvoir mesurer la corrélation entre ces deux grandeurs afin de valider par la pratique les simulations cinématiques effectuées sur la Vanguard Alpina.

Déroulement du projet

La première étape du projet consistait à travailler de concert avec BIOMET pour permettre de mieux cerner la problématique afin de rédiger le cahier des charges fonctionnel.  Le schéma ci-dessous représente les différentes étapes constituantes du projet avec un descriptif sommaire.

Résultats obtenus

Après avoir surpassé des difficultés liées à des capteurs non-standards sur le marché, nous avons conçu une carte électronique capable de scruter plus de 3000 points par seconde. La communication des différentes mesures est effectuée par un protocole, conçu par nous-même et géré par un microcontrôleur, capable par exemple de détecter les débranchements involontaires. Nous avons réalisé une IHM ergonomique et intuitive capable d'enregistrer et d'afficher en temps réel les différentes mesures effectuées par les capteurs.

 

 

mise à jour le 1 avril 2014

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes