Etude biomecanique de la cheville en vue de la conception d'une prothese

• Auteur / Autrice : PIERRE CRAVIARI
• Direction : Gérard Barreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences médicales
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

Cette etude repose sur la definition geometrique de diverses facettes articulaires de l'astragale et de leurs vis-a-vis sur les autres os. Deux methodes d'investigation ont ete utilisees. L'une concerne une acquisition des donnees par metrologie sur 11 os secs, l'autre propose une exploitation de cliches scanner de 8 pieds. La demarche se resume en trois etapes : l'emission d'une hypothese sur la forme des surfaces (cylindres, spheres, cones), le releve tridimensionnel de la surface reelle, la determination des dimensions et positions de celle-ci avec validation de l'hypothese par evaluation des ecarts dimensionnels entre surfaces theorique et reelle. Les resultats sont satisfaisants et nous permettent de construire un modele cinematique theorique qui comprend plusieurs liaisons simples. Leur composition conduit a un modele cinematique complexe, utilisable moyennant quelques hypotheses. Les differentes trajectoires et les vitesses de points caracteristiques sont calculees en fonction des parametres generateurs que sont la position et la vitesse angulaire du tibia par rapport a l'astragale dans un plan sagittal. Les valeurs de deplacement obtenues sont coherentes avec les donnees collectees dans des etudes anatomiques ulterieures. Une etude dynamique locale permet le calcul des efforts dans l'articulation tibio-tarsienne en modelisant les actions : musculaires, ligamentaires et au sol. Une etude plus globale sur l'ensemble du pied est menee a l'aide d'un logiciel de simulation dynamique. Les efforts obtenus sont similaires aux resultats foumis dans diverses recherches deja publiees. A la suite de l'etude biomecanique du complexe articulaire, nous avons concu, sur les bases geometriques et cinematiques, un implant compatible avec l'ensemble des mouvements observes. Une etude de l'interface os-implant a ete menee grace a une modelisation par elements finis, orientant nos choix technologiques. Une pre-etude de l'implantation du materiel et de sa fabrication conclut ces travaux.