FR2964558A1 - Procede d'evaluation de l'effort d'enfilage sur un membre d'une orthese de contention veineuse elastique tricotee - Google Patents

Abstract

Le procédé comprend l'obtention préalable de données représentatives : a) de la morphologie du membre (14), sous forme d'un maillage de points répartis dans un espace tridimensionnel à la surface du membre de référence ; b) du coefficient de frottement dynamique à l'interface entre le membre et l'orthèse (10) ; c) des valeurs de raideur en traction longitudinale et en traction radiale de l'orthèse ; d) des valeurs d'allongement longitudinal et radial de l'orthèse à l'état distendu enfilée sur le membre. À partir de ces données, on simule le comportement élastique de l'orthèse partiellement enfilée, avec, pour la fraction enfilée (12), le calcul de la force de traction (F ) qu'il est nécessaire d'exercer en direction longitudinale (u ) pour compenser, lors du mouvement relatif de l'orthèse par rapport au membre, les forces : de rappel élastique (F ) en direction longitudinale, de serrage radial (F ) résultant de la pression textile, et de frottement (F ) à l'interface avec le membre, forces exercées par la fraction déjà enfilée de l'orthèse, distendue par sa mise en place sur le membre.

Description

L'invention concerne les orthèses de compression veineuse élastique (CVE), qui sont indiquées dans les diverses manifestations cliniques d'in-suffisance veineuse des membres inférieurs. Ces orthèses, anciennement connues sous la dénomination de "bas de contention" ou "chaussettes de contention", sont des dispositifs médicaux textiles produisant un effet thérapeutique par compression/contention des membres inférieurs, par opposition aux "bas de maintien" (ou encore "bas de soutien" ou "bas anti-fatigue") et aux "bas mode", qui ne sont pas des dispositifs médicaux à visée thérapeutique.

Les orthèses de CVE sont conçues pour produire un effet thérapeutique par compression du membre inférieur sur une étendue plus ou moins grande, avec une pression Pb mesurée à la cheville allant de 10 à plus de 36 mmHg (soit 13 à 48 hPa, le mmHg étant toutefois d'usage courant comme unité de mesure de pression dans le domaine de la phlébologie et de la compression médicale). Ces orthèses sont réparties selon le référentiel français ASQLIAL en quatre classes textiles I à IV selon la valeur de la compression à la cheville. Pour permettre une compression forte des membres inférieurs, ces orthèses sont réalisées à partir d'une maille tricotée de texture plus ou moins serrée avec incorporation d'un fil de trame élastique, généralement un élasthanne guipé. Elles sont en outre dimensionnées pour se conformer étroitement au membre du patient afin d'obtenir par élasticité le degré et le profil de pression recherchés. Ceci entraîne notamment une difficulté de mise en place et de retrait, et ce d'autant plus que la classe textile de l'orthèse est élevée. Cette difficulté de mise en place est généralement accrue par le fait que ces orthèses sont prescrites pour le traitement d'affections veineuses qui touchent souvent des patients âgés, malhabiles, parfois handicapés sur le plan moteur, touchés par des phénomènes arthrosiques déformant les mains et les pieds, etc., c'est-à-dire dont la mobilité est en règle générale limitée. Il s'agit là d'une difficulté bien connue des patients et des soignants. La mise en place d'une orthèse de CVE est pourtant l'une des clefs de sa bonne utilisation, et de sa plus ou moins grande facilité découlera bien souvent une bonne ou une mauvaise observance de l'utilisation de cette orthèse.

L'invention vise plus particulièrement cette problématique de la mise en place d'une orthèse de OVE. D'un point de vue mécanique, les interactions peau/textile, principalement les frottements, jouent un rôle prépondérant lors de la mise en place de l'orthèse. D'autre part, la nature fortement compressive d'une orthèse de CVE rend délicat le passage de certaines zones morphologiques telles que le talon, les malléoles ou le genou. Enfin, la force nécessaire pour mettre en place l'orthèse est un facteur important, car dans les mains d'un patient âgé la force disponible est souvent assez limitée.

Jusqu'à présent, la technique d'évaluation de la difficulté de mise en place d'une orthèse de CVE était la méthode dite de "l'analyse sensorielle" consistant à soumettre les orthèses à un panel de testeurs préalablement entraînés à définir leurs sensations suivant une échelle prédéterminée. La séquence d'enfilage est décomposée en plusieurs phases parfaitement identifiées, de manière à ce que celles-ci puissent être répétées de manière identique plusieurs fois d'affilée. Une telle méthode est exposée par exemple par THINEY G., BECKER F., OUCHÈNE A., "Observance et com- pression veineuse élastique : étude de la facilité d'enfilage et des sensations au porter précoces", Éditions phlébologiques françaises, vol. 60, n°3, pp. 293-302 (2007). Néanmoins, les résultats fournis ne permettent de réaliser qu'une évaluation empirique et relative des efforts mis en jeu, et ne permettent donc d'opérer qu'une hiérarchisation des différents produits testés par le panel de testeurs selon le protocole particulier qui leur est soumis.

Certes, de par sa méthodologie (décomposition en étapes et conditionnement préalable du panel de testeurs), cette évaluation peut être considérée comme fiable. Toutefois, à cause de leur nature complexe, les frottements à l'interface peau/textile ne sont pas inclus dans la liste des descripteurs à évaluer par les testeurs, et ne peuvent donc être estimés que de manière indirecte par des essais tribologiques spécifiques, par un banc d'essai permettant de déterminer les coefficients de frottement statique et dynamique du textile contre une surface plane assimilable à la peau. De plus, les données obtenues restent relativement subjectives et ne permettent de fournir qu'une évaluation très relative de la force de traction nécessaire à la mise en place.

On notera à cet égard qu'il n'existe aucune norme ou référentiel sur la technique d'évaluation de la difficulté de mise en place d'une orthèse de CVE, de sorte que les méthodes de caractérisation sensorielle ne présentent qu'une valeur purement relative, essentiellement à des fins de corn- paraison entre plusieurs produits préexistants. On notera également que les autorités nationales de santé n'imposent pour l'homologation des orthèses de CVE aucune exigence en ce qui concerne la facilité ou la difficulté d'enfilage, alors même qu'il existe des normes spécifiques pour l'évaluation de la pression de contention (NF G30-102, partie B), normes qui sont impératives pour obtenir la certification en France des orthèses de CVE. Dans des domaines connexes, il existe certaines normes, par exemple la norme NF G07-225 "Textiles - détermination de la force d'enfilage d'un col fermé", qui décrit la manière d'évaluer l'effort nécessaire à l'enfilage d'un pull à col fermé. Cette norme, qui prescrit d'effectuer la mesure d'une traction exercée en deux points diamétralement opposés du col du vête-ment, n'est pas du tout adaptée à l'évaluation de la force nécessaire à l'enfilage d'une orthèse de CVE. En effet, cet effort ne résulte pas d'une force exercée radialement, mais d'une force exercée essentiellement dans la direction longitudinale par rapport à la jambe, avec une composante essentiellement tangentielle à l'interface textile/peau. On notera en outre que la mesure de traction du col prescrite par la norme NF G07-225 précitée met seulement en oeuvre un effort de traction radiale au niveau du col et ne prend en compte ni la nature du contact entre le vêtement et le corps, ni les frottements induits à cet endroit lors de l'utilisation réelle de l'orthèse. En outre, dans le cas d'une orthèse de CVE, la difficulté d'enfilage ne peut pas être reflétée par une unique valeur de force, mais correspond à un effort qui doit être exercé de façon continue, et avec une intensité crois- sante, pendant toute la phase de l'enfilage de l'orthèse depuis la cheville jusqu'en haut de la cuisse (dans le cas d'un bas-cuisse) : faible au départ, l'effort devient de plus en plus élevé au fur et à mesure que l'orthèse est enfilée et que la tension élastique s'exerce sur le membre. En effet, du fait du frottement à l'interface textile/peau, l'augmentation de l'effort de corn- pression exercé radialement induit une augmentation corrélative de la composante tangentielle correspondante, et donc un accroissement de l'effort de traction à exercer sur l'orthèse pour vaincre cette composante et poursuivre l'enfilage de l'orthèse jusqu'à son terme. Le but de l'invention est de mettre à disposition un modèle numérique, basé sur une modélisation analytique simple, permettant de déterminer la force de traction nécessaire à la mise en place d'une orthèse de CVE suivant différentes morphologies de membre inférieur. Il s'agit de pouvoir prédire de manière quantitative, et non plus seulement qualitative, les efforts à fournir pour mettre en place une telle orthèse de CVE, en calculant la progression de l'effort à exercer sur l'orthèse au fur et à mesure de l'enfilage, jusqu'à la force maximale à fournir pour assurer cette mise en place jusqu'à son terme. Il existe quelques travaux visant à réaliser une simulation de l'enfilage d'orthèses de CVE, notamment ceux relatés par LIU R, DAI XQ, LI Y, ZHANG X, KWOK YL, LAO TT, 'A Three-dimensional Biomechanical Mo-del for Numerical Simulation of Dynamic Pressure Functional Performances of Graduated Compression Stocking (GCS)", Fibers and Polymers, Vol. 7, No. 4, 389-397, 2006, qui se sont intéressés à l'enfilage d'une or-thèse de CVE sur une jambe et aux pressions exercées par cette orthèse sur le membre. La méthode proposée par ces auteurs utilise un ensemble de données représentatives d'une morphologie numérisée de membre inférieur, et de données représentatives des caractéristiques rhéologiques de l'orthèse. L'hypothèse de départ est que la mise en place d'une orthèse de CVE est équivalente au glissement de l'orthèse sur la jambe. Cette mise en place est alors discrétisée dans le temps en n étapes correspondant chacune à n configurations successives de contact entre l'orthèse et la peau du membre inférieur. Chaque séquence de contact fait intervenir la pression d'interface qu'exerce l'orthèse sur la surface de la jambe pour amener l'or- thèse à la configuration étudiée, et ainsi obtenir un gradient de pression le long de la jambe. Le modèle proposé part toutefois de l'hypothèse d'un glissement sans frottement de l'orthèse sur la jambe, ce qui rend ce modèle très éloigné de la réalité.

En effet, si l'on considère qu'il n'y a pas de frottement entre l'orthèse et la jambe, le serrage radial de l'orthèse sera sans incidence sur la difficulté de mise en place, et pour une orthèse donnée l'effort d'enfilage sera donc le même quelle que soit la classe de contention.

Or, la réalité montre que tel n'est pas le cas, les orthèses de classes élevées produisant un effort résistant bien plus élevé à l'enfilage que les autres. Le but de l'invention est de résoudre ces diverses difficultés, en mettant à la disposition des chercheurs et des fabricants d'orthèses de CVE un pro- cédé permettant : de quantifier les différents facteurs concourant à l'effort qui doit être exercé pendant toute la phase d'enfilage progressif de l'orthèse, notamment et y compris les frottements à l'interface orthèse/membre ; et de modéliser ce phénomène, de manière à pouvoir évaluer la difficulté plus ou moins grande d'enfilage d'une orthèse donnée dans une très grande variété de situations (notamment en fonction des variations de morphologie de la jambe, pour une même orthèse) et pour différentes orthèses (effort plus ou moins grand en fonction de la classe de contention, de la texture de l'orthèse, du caractère plus ou moins agrip- pant du matériau qui la constitue, etc.) ; d'effectuer des comparaisons entre différentes orthèses, de manière à objectiver les différences existantes d'un fabricant à l'autre ou d'un modèle à l'autre ; d'évaluer l'incidence de différents types de fils, de guipages, de traite- ments de surface, etc., sur la facilité d'enfilage, notamment du fait d'une plus ou moins grande réduction du coefficient de frottement à l'interface avec la jambe ; et d'établir un certain nombre de recommandations dans le choix des or-thèses, pour éviter de prescrire à un patient une orthèse exigeant un ef- fort maximal d'enfilage dépassant ses capacités propres (personnes âgées notamment). On verra en outre que le procédé de l'invention permet de modéliser et de visualiser la contribution de chacune des zones successives de l'orthèse à l'effort d'enfilage, ce qui permettra en particulier d'analyser de façon fine l'impact de la morphologie (malléoles, genou, etc.) sur la variation de la force de traction nécessaire. L'invention propose à cet effet un procédé caractérisé par les étapes sui-vantes : a) obtention de données représentatives de la morphologie du membre, sous forme d'un maillage de points répartis dans un espace tridimensionnel à la surface du membre de référence ; b) obtention de données représentatives du coefficient de frottement dynamique à l'interface entre le membre et l'orthèse ; c) obtention de données représentatives des valeurs de raideur en trac- tion longitudinale et en traction radiale de l'orthèse ; d) obtention de données représentatives des valeurs d'allongement longitudinal et radial de l'orthèse à l'état distendu, lorsque celle-ci est en-filée sur le membre ; e) à partir des données obtenues aux étapes a)-d), simulation du comportement élastique de l'orthèse partiellement enfilée sur le membre, avec, pour la fraction enfilée de l'orthèse, calcul de la force de traction qu'il est nécessaire d'exercer en direction longitudinale pour compenser, lors du mouvement relatif de l'orthèse par rapport au membre lors de l'enfilage de cette orthèse, les forces : de rappel élastique en direction longitudinale, de serrage radial résultant de ladite pression textile, et de frottement à l'interface avec le membre, exercées par la fraction déjà enfilée de l'orthèse, distendue par sa mise en place sur le membre.

Dans une mise en oeuvre préférentielle, la partie de jambe de l'orthèse comporte en direction longitudinale une pluralité de zones de tricotage successives présentant chacune des caractéristiques homogènes de raideur en traction longitudinale et en traction radiale. Les données des étapes c) et d) sont alors obtenues pour chacune des zones de tricotage, et le calcul de l'étape e) est effectué distinctement pour chacune des zones de tricotage de la fraction enfilée sur le membre, les résultats correspondants étant ensuite cumulés pour obtenir la valeur de la force de traction globalement nécessaire pour enfiler l'orthèse. Le procédé peut en outre comprendre l'obtention de données représenta- tives du coefficient de frottement statique à l'interface entre le membre et l'orthèse, et un calcul de la force minimale nécessaire pour entraîner en mouvement l'orthèse par rapport au membre lors de la transition d'une zone de tricotage à la suivante. Dans ce cas, le calcul de ladite force minimale est effectué de préférence pour chacune des zones de tricotage dans deux états distincts, respectivement : lorsque la zone courante est en cours de déformation, les zones précédentes étant étirées à leur maximum et les autres zones étant dans un état non étiré ; et lorsque la zone courante et les zones précédentes sont étirées à leur maximum, la zone suivante se mettant en mouvement, et les autres zones étant dans un état non étiré.

0

On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références numériques dé-signent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnelle-ment semblables. La Figure 1 est une vue schématique d'une orthèse de CVE partiellement enfilée sur un membre inférieur, avec un schéma des forces exercées par l'orthèse sur le membre. La Figure 2 est une vue de l'orthèse, à plat sous une forme non contrainte, montrant les diverses zones successives qui la constituent. La Figure 3 montre le schéma des forces exercées, dans l'hypothèse simplifiée d'un modèle de jambe cylindrique.

La Figure 4 montre le schéma des forces exercées, dans l'hypothèse simplifiée d'un modèle de jambe conique. La Figure 5 montre le schéma des forces exercées, dans l'hypothèse simplifiée d'un modèle de jambe axisymétrique. La Figure 6 montre le schéma des forces exercées, dans l'hypothèse complexe d'un modèle de jambe non axisymétrique, correspondant à une morphologie réelle. La Figure 7 est un schéma de principe d'un dispositif permettant de mesurer le coefficient de frottement à l'interface orthèse/membre. La Figure 8 est un schéma de principe d'un dispositif permettant de mesu- rer la raideur en traction longitudinale de l'orthèse.

La Figure 9 est un exemple de caractéristique raideur/déformation longitudinale donnée par le dispositif de la Figure 8. La Figure 10 est un schéma de principe d'un dispositif permettant de mesurer la raideur en traction radiale de l'orthèse.

La Figure 11 est un exemple de caractéristique force de traction/déformation radiale donnée par le dispositif de la Figure 10. La Figure 12 est un exemple de résultat obtenu par application du modèle numérique de l'invention, permettant de comparer les efforts d'enfilage pour deux orthèses de CVE de classes I et Il.

La Figure 13 illustre, sur un même diagramme, la force de traction obtenue par application du modèle numérique de l'invention, et la force de traction relevée expérimentalement sur un banc de mesure pour une même orthèse. La Figure 14 illustre les variations de la force de traction obtenue par ap- plication du modèle de l'invention, distinctement pour chacune des sept zones de l'orthèse de la Figure 2. La Figure 15 illustre la variation de la force de traction globale, correspondant au cumul des diverses forces de la Figure 14. 0

Sur les Figures 1 et 2, la référence 10 désigne de façon générale une or-thèse de CVE, qui comprend une partie 12 partiellement enfilée sur un membre 14, le reste de l'orthèse étant constitué par la partie non enfilée 16 à l'extrémité distale. L'orthèse est constituée, comme illustré Figure 2, d'une pluralité de zones z1...z7 s'étendant depuis l'extrémité proximale 18 (c'est-à-dire la partie de cuisse pour un bas-cuisse, ou la partie destinée à venir au-dessous du genou, pour un bas-jarret ou une chaussette) jusqu'à l'extrémité distale 20 destinée à venir s'appliquer autour de la cheville. L'orthèse peut comporter une partie de pied, ou non (pour un collant sans pieds par exemple), mais cet aspect est sans incidence sur l'invention, qui ne concerne que l'effort à exercer pour enfiler la partie de jambe (au-delà du pied) sur le membre inférieur.

Les différentes zones zi à z, sont définies comme étant des zones de tricotage possédant chacune des caractéristiques mécaniques propres dans le sens radial et longitudinal, c'est-à-dire qu'elles sont homogènes sur le plan de leurs propriétés rhéologiques, ainsi que sur le plan du coefficient de frottement orthèse/peau. Ces caractéristiques mécaniques propres sont des caractéristiques rhéologiques intrinsèques, liées au tricotage des fils de trame et de maille choisis pour la zone correspondante. On supposera que l'orthèse est enfilée progressivement de la manière suivante : d'abord la zone zi, jusqu'à ce que celle-ci soit étirée à son maximum en direction longitudinale (la direction principale u, de la jambe), puis la zone z2 jusqu'à l'extension maximale de cette dernière, et ainsi de suite, chaque zone z; ne commençant à être enfilée que lorsque les zones zi à z;_1 sont étirées au maximum en direction longitudinale, et ce jusqu'à la dernière zone z7. En d'autres termes, les zones zi à z7, sont étendues progressivement les unes après les autres en direction longitudinale, de façon non simultanée.

Répartition des forces mises en jeu On va décrire les différentes forces mises en jeu dans le processus d'enfi- lage de l'orthèse, et au fur et à mesure on indiquera également les diverses hypothèses formulées pour l'établissement du modèle numérique. La première hypothèse (hypothèse n° 1) consiste à négliger le poids de l'orthèse de CVE.

Comme illustré Figure 1, quatre forces interviennent dans le processus de mise en place de l'orthèse. la force de traction, qui est la force exercée par l'opérateur pour mettre en place l'orthèse sur le membre, force que l'on suppose orientée suivant la direction longitudinale : = FI C[Ct,0t1 F nucrion û_ ; la force de serrage radial, qui correspond à la pression qu'exerce l'or-thèse sur le membre inférieur, et qui dépend de la déformation radiale de l'orthèse. Cette force est celle résultant de la "pression textile" telle que définie et calculée au sens de la norme française NF G30-102b. II s'agit donc de la force localement exercée à une altitude donnée en di- rection radiale : F,,,,,,ge = -Fse,.,y'RP i s,.'d,ar. )[i). - la force de rappel élastique, qui est la force résultant de l'allongement longitudinal de l'orthèse et de la traction exercée dans cette direc- tion :F-rappel = -F,,we, (Al)i, ; - la force de frottement, engendrée par le mouvement et le contact entre l'orthèse et le membre inférieur. Cette force de frottement se décompose selon une composante tangentielle et une composante nor- male : = F tir - Ji nrreuun, Fr (rottenirun Z En ce qui concerne la force de frottement, si l'on considère que le mouvement de l'orthèse par rapport au membre inférieur se fait uniquement dans le sens longitudinal, c'est-à-dire dans la direction de la traction (hypothèse n° 2), alors la composante normale de la force de frottement est égale à la force de serrage radial, et la composante tangentielle est don- née par : F.. = -,u * Fserrage , ,u étant le coefficient de frottement fionemervr dynamique, dont la valeur dépend de la nature des matériaux en pré- sence et de l'état de leurs surfaces. Le coefficient de frottement caractérise l'interface de la peau avec la partie de jambe et avec la partie terminale. Ce coefficient dépend des matériaux choisis pour chacune de ces parties (par exemple la présence de coton augmente le frottement, donc procure une orthèse ayant moins ten- dance à glisser que si elle était entièrement réalisée en matière synthétique), ainsi que des caractéristiques de la peau du porteur : pilosité, sécheresse cutanée, etc. L'équation d'équilibre s'écrit alors : F . - F - F = O. tau zion frottement rappel Si l'on veut pouvoir assurer la mise en place de l'orthèse, la condition ana- lytique (ci-après "condition de mise en place") que Ft,.üctio' doit satisfaire est donc, en projection selon l'axe u, : F > F + F - nzuvion - rappel fianemem Définition d'un modèle analytique On va décrire la manière de mettre en place un outil de simulation numérique permettant d'analyser et de traduire ensuite de manière analytique les phénomènes physiques mis en jeu lors de l'enfilage progressif de l'or-thèse sur le membre.

Les variations de l'effort d'enfilage Faction nécessaire seront décrites à par-tir de modèles successifs du membre, allant du plus simple au plus complexe (pour aboutir donc au modèle de membre le plus réaliste). Les Figures 3 à 6 illustrent ces divers modèles de membres, respective- ment : cylindrique, conique, axisymétrique (surface de révolution) et non axisymétrique (surface quelconque, résultant par exemple de la numérisation d'un membre réel). On prendra le cas le plus simple d'un membre cylindrique et d'une orthèse modélisable par un cylindre, et l'on fera en outre les hypothèses que (i) l'orthèse est discrétisable par des zones de tricotage (les zones zi ... Z7) possédant chacune des caractéristiques mécaniques propres dans le sens radial et longitudinal (hypothèse n° 3) et que (ii) dans le sens longitudinal le comportement d'une zone de tricotage est assimilable à un ressort de raideur k et répondant à la loi de Hooke (hypothèse n° 4). On a alors : Frappe, = -kit , dz étant la déformation (allongement) en direction longitudinale de l'orthèse dans la zone de tricotage considérée. On définit par ailleurs (hypothèse n° 5) un état limite où la force de traction Ftraction est suffisante pour entraîner la mise en mouvement de l'or-thèse sur le membre.

L'équation d'équilibre s'écrit alors : F, a,.raoe = kOz. + poFe1.rage et la condition de mise en place : F,,.a -- kzl +,u,F.C1.,.,s, ,µo étant le coefficient de frottement statique, c'est-à-dire le coefficient calculé à partir du rapport de la force nécessaire pour entraîner la séparation en direction longitudinale de l'orthèse et du membre sur la force exercée radialement sur ces deux sur- faces, et,ud est le coefficient de frottement dynamique, c'est-à-dire le coefficient calculé à partir du rapport des forces précédentes, nécessaires pour maintenir une vitesse constante entre les deux surfaces en contact (et non plus les deux surfaces stationnaires). Si l'on considère (hypothèse n° 6), comme indiqué plus haut, que lors de la mise en traction de l'orthèse, la première zone zi s'étire longitudinale-ment jusqu'à atteindre un allongement maximum et que ce n'est qu'en-suite que la seconde zone z2 se met en mouvement, et ainsi de suite pour les zones suivantes, la mise en place peut être caractérisée par deux états différents : - état n° 1 : la i'ème zone de tricot est en cours de déformation, toutes les zones de 1 à (i-1) sont étirées à leur maximum et les zones de (i+1) à n ne bougent pas. La condition de mise en place est alors donnée par : F «,di , >_ (k.1 1=1 +r +k. A7. F wax di serragel 1+1 t+l +lad serragelTl état n° 2 : la iième zone atteint son maximum de déformation, la (i+1)e zone se met en mouvement, les zones (i+2) à n ne bougent pas. La condition de mise en place (déclenchement du mouvement de la (i+1)e zone ) est alors donnée par : 17«tenrnr j (k 1 A rnar _ + p dl Fserragel )+ 1=1 101+1 Serra gei 41 Dans ces deux expressions : i = 1... n est le nombre de zones de tricotage du bas (n = 7 dans l'exemple illustré Figure 2), 1 est la raideur du ressort équivalent de la jième zone, dz est l'allongement de la zone par rapport à la position de repos, ,ud; est le coefficient de frottement dynamique de la j'ème zone, et ,2011 est le coefficient de frottement statique de la hème zone. On va maintenant considérer le cas, illustré Figure 4, où le modèle de jambe n'est plus cylindrique, mais conique.

Les hypothèses adoptées précédemment restent valables, mais il est toutefois nécessaire d'introduire un repère local dont la composante en altitude u, fait un angle 0 avec l'axe longitudinal principal uz. Les deux conditions de mise en place données plus haut deviennent, respectivement pour l'état n°1 et l'état n°2 : Fraction f 1 ' serra, k1Oz. + + P d, J Fserrage`" cos(q') d: F 2 ;Men »r ! ®` \ $ étant le demi-angle au centre du côn On va maintenant considérer le cas, illustré Figure 5, 0ù le modèle de jambe est axisymétrique (surface de révolution), par exemple une jambe de type "Hohenstein", qui eun gabarit métrologique, décrit àl'annexe B de la norme NF G30-102, c0urammm3 utilisé pour les contrôle de conformité de qualité des orthèses de CVE. Les hypothèses adoptées jusqu'à présent sont conservées, mais certaines variables sont fonction de la géométrie du membre, notamment : - l'angle entre le repère global et repère local varie en fonion de l'alti- tude : 0 _ \ ), la raideur longitudinale est fonction de l'allongement le long du membre inférieur : k = ; la force de serrage est fonction de la déformation radiale de l'orthèse, qui n'est pas constante selonz:F a _ . Le coefficient dynamique est en revanche une caractéristique rhéologique propre à la zone de tricage, indé tendan e de la gé0m de. Les deux conditions de mise en place données plus haut deviennent, res- pectivement pour étatn°i et l'état n°2 : 2O Ff W > { ±,( 3) ~.\ g. r -«:COS( !) z ` z z + u w{) ) F kt( --- + /,, cos( 0z / ~.| g(2.. COS(:) F: e

On va enfin considérer conscas, illustré Figure 6, où le modèle de jambe est une morphologie tridimensionnelle quelconque, non a%Sÿm d\ue. Les hypothèses précitées restent valables, mai certaines variables sont fonction de la géométrie du membre inférieur, notamment rangle entre le repère global le repère local, qui varie en fonon de l'altitude ainsi que de l'angle polaire &: = \G q, On démontre que les deux conditions de mise en place correspondant respectivement API n°l à l'état n°2 s'écrivent : ( O cos .0 0)) . + /l + cs 5e) we T(z)r(z,01, t. G0tos« 0) Z : SA /J~ \ [* T( r( z z,0) . COS ) } ®COà ) Détermination des paramètres du modèle Comme on a pu le constater ci-dessules efforts mis end jeu lode (e i-baie nécessitent, en ce qui concerne l'orthèse, la caractérisation de trois grandeurs, à savoir : - le coefficient p qui traduit, en association avec la force de serrage, te frottement ere la peau et le textile, - la raideur en Ntm; conséquence de l'allongement longitudinal, tyO /agi *cosX ) F: ..2 la tension radiale T en N/m, qui traduit la déformation radiale de l'or-thèse. Il est donc nécessaire de déterminer les lois physiques régissant ces différentes grandeurs. En outre, l'orthèse étant composée de plusieurs zones distinctes, chaque zone possède ses propres caractéristiques rhéologiques propres impliquant autant de lois comportementales que de zones, et donc autant de mesures des grandeurs caractéristiques. La Figure 7 illustre schématiquement un appareillage permettant de mesurer le coefficient de frottement dynamique.

Ce dispositif 22 comporte un plateau horizontal plan 24 revêtu d'un matériau 26 présentant des propriétés de glissement comparables à celles de la peau. Ce matériau peut être par exemple un cuir synthétique de formes et caractéristiques tribologiques proches de la peau humaine. Sur ce plateau 24 est posé un traîneau 28 revêtu d'une éprouvette 30 constituée d'un morceau de la zone de l'orthèse à étudier, maintenu sur le traîneau par des picots 32. Le traîneau 28 est lesté par une masse 34, et entraîné selon un déplacement horizontal à vitesse constante par un dynamomètre 36 comportant un capteur de force et un enregistreur, par l'intermédiaire d'un câble de traction 38 et d'une poulie de renvoi 40.

La mesure du coefficient de frottement dynamique se fait suivant un protocole conforme aux règles de l'art, par exemple celui exposé dans la norme européenne EN 14882:2005. Les Figures 8 à 10 illustrent schématiquement la manière de déterminer les lois comportementales de la raideur k et de la tension T grâce à des essais en traction, respectivement longitudinale (Figures 8 et 9) et radiale (Figures 10 et 11). Ces essais reposent sur l'utilisation d'un dynamomètre permettant de relever la force en fonction de la déformation. Pour plus de détails, on pourra se référer à la prénorme européenne XP ENV 12718:2001 - Annexe B.

Pour l'essai de traction longitudinale (Figure 8), l'échantillon 42 est fixé entre deux mors 44 et 46, et l'enregistreur du dynamomètre permet d'obtenir une courbe telle que donnée par exemple Figure 9, donnant la variation de la raideur k en fonction de la déformation relative de l'orthèse dans le sens longitudinal.

Pour l'essai de traction radiale (Figure 10), le principe est le même, l'échantillon 48 étant ici encore placé entre deux mors 50, 52 du dynamomètre, qui mesure l'effort (force) exercé en fonction de l'allongement radial de l'orthèse dans la zone centrale 54, ce qui donne une caractéristi- que force/déformation telle que celle illustrée Figure 11. On notera qu'en direction radiale, ce modèle utilise directement la force de rappel élastique, et c'est donc ce paramètre qui est mesuré par le dynamomètre, tandis que dans le sens longitudinal c'est la raideur k qui est le paramètre caractéristique, déterminé indirectement à partir des don- nées produites par le dynamomètre.

Application du modèle numérique

Une fois déterminés de la manière exposée ci-dessus les paramètres ca- ractéristiques de l'orthèse (lois rhéologiques et coefficients de frottement des zones zi à z,), ces paramètres sont intégrés au modèle analytique décrit plus haut, pour une jambe de morphologie donnée. Cette morphologie peut être la morphologie réelle d'un membre d'un patient ou d'une population de patients, obtenue par exemple à partir de mesures effectuées par pléthysmographie laser au moyen d'une installation telle que celle décrite dans les FR 2 774 276 Al et FR 2 804 595 Al (Innothéra Topic International), qui permet d'établir une cartographie très précise d'un membre d'un individu le long de sections successives de ce membre.

Elle peut être également extraite d'une bibliothèque de membres conservés dans une base de données, qu'il s'agisse de morphologies résultant d'une mesure complète du membre, ou de morphologies extrapolées à partir d'un nombre réduit de mesures, par exemple par mise en oeuvre d'un procédé tel que celui décrit dans le WO 2006/027490 Al (Laboratoi- res Innothéra), qui permet d'établir une représentation tridimensionnelle complète d'un membre à partir d'un nombre réduit de mesures prises sur celui-ci. L'application du modèle analytique permet d'obtenir deux types d'informations : - la force de traction locale, zone par zone, et la force de traction globale pour l'ensemble de l'orthèse, ce qui peut permettre par la suite de classer les produits entre eux. La Figure 12 illustre un exemple de caractéristique de traction obtenue pour deux orthèses de même type mais de classes différentes, classe I (caractéristique M1) et classe Il (caractéristique M2). La caractéristique est celle de la force de traction globale, l'orthèse étant supposée enfilée à vitesse constante de 500 ml/minute. L'orthèse en question est un bas-jarret composé de trois zones de tricotage différentes, pour une morphologie de jambe "de type féminine".

Le résultat obtenu confirme la tendance observée lors des études sensorielles, à savoir qu'un produit de classe II (pression exercée comprise entre 15 et 20 mm Hg) nécessite une force d'enfilage notablement supérieure à celle d'un produit de classe I (pression comprise entre 10 et 15 mm Hg) pour sa mise en place : respectivement 66 N contre 34 N, c'est-à-dire un écart relatif de 94 %. La Figure 13 illustre, pour une même orthèse, les deux caractéristiques correspondant à une simulation d'après le modèle numérique exposé ci-dessus (caractéristique M) et un relevé expérimental effectué au moyen d'un dynamomètre sur un bas réel mis en place sur une jambe-modèle telle qu'une jambe Hohenstein (caractéristique R). La comparaison des deux courbes montre une excellente conformité du modèle M à la réalité R, avec un très faible écart relatif, ce qui permet de valider le modèle numérique simulant l'enfilage réel. La Figure 14 présente la variation des forces de traction locales FI ... F7 correspondant à chacune des sept zones de tricotage zi ... z7 d'une même orthèse de type bas-cuisse, enfilée sur une morphologie de jambe "de type féminine". Il apparaît que l'influence de la morphologie est clairement visible, notamment au niveau des malléoles (zones A) et au niveau du mollet (zo- nes B). En effet, du fait de l'augmentation locale de la circonférence, la tension radiale de l'orthèse croît, donc la force de frottement également, ce qui se traduit visuellement par une "bosse" sur les courbes. La Figure 15 présente la force totale FT résultant du cumul, dans les mêmes conditions, des forces de traction locales FI ... F7 de la Figure 14, ce qui donne la valeur maximale de la force de traction nécessaire pour enfi- ler l'orthèse : 82,5 N dans cet exemple, valeur qui peut être difficilement compatible avec les capacités d'une personne âgée à laquelle on aura prescrit un bas de classe H.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1. Un procédé d'évaluation de l'effort d'enfilage sur un membre d'une or-thèse de contention veineuse élastique tricotée, cette orthèse comportant une partie de jambe (10) s'étendant vers le haut à partir de la cheville et extensible en direction longitudinale et en direction radiale, cette partie de jambe étant apte, une fois l'orthèse enfilée sur le membre, à exercer radialement sur celui-ci une pression textile de compression à un niveau de pression thérapeutique, procédé caractérisé par les étapes suivantes : a) obtention de données représentatives de la morphologie du membre (14), sous forme d'un maillage de points répartis dans un espace tri-dimensionnel à la surface du membre de référence ; b) obtention de données représentatives du coefficient de frottement dynamique à l'interface entre le membre et l'orthèse ; c) obtention de données représentatives des valeurs de raideur en trac- tion longitudinale et en traction radiale de l'orthèse ; d) obtention de données représentatives des valeurs d'allongement longitudinal et radial de l'orthèse à l'état distendu, lorsque celle-ci est en-filée sur le membre ; e) à partir des données obtenues aux étapes a)-d), simulation du corn- portement élastique de l'orthèse partiellement enfilée sur le membre, avec, pour la fraction enfilée (12) de l'orthèse, calcul de la force de traction (Ft,.aC11O72) qu'il est nécessaire d'exercer en direction longitudinale (uz) pour compenser, lors du mouvement relatif de l'orthèse par rapport au membre lors de l'enfilage de cette orthèse, les forces : - de rappel élastique (Frappa) en direction longitudinale, - de serrage radial (Fse,,.age) résultant de ladite pression textile, et - de frottement (Ff.ottement) à l'interface avec le membre, exercées par la fraction déjà enfilée de l'orthèse, distendue par sa mise en place sur le membre.
2. 2. Le procédé de la revendication 1, dans lequel : la partie de jambe (10) de l'orthèse comporte en direction longitudinale une pluralité de zones de tricotage successives (zi ... Z7) présentant chacune des caractéristiques homogènes de raideur en traction longitudinale et en traction radiale ; les données des étapes c) et d) sont obtenues pour chacune des zones de tricotage ; et le calcul de l'étape e) est effectué distinctement pour chacune des zones de tricotage de la fraction enfilée sur le membre, les résultats correspondants étant ensuite cumulés pour obtenir la valeur de la force de traction (FT) globalement nécessaire pour enfiler l'orthèse.
3. 3. Le procédé de la revendication 2, comprenant en outre : - l'obtention de données représentatives du coefficient de frottement statique à l'interface entre le membre et l'orthèse ; et - le calcul de la force minimale nécessaire pour entraîner en mouvement l'orthèse par rapport au membre lors de la transition d'une zone de tri- cotage à la suivante.
4. 4. Le procédé de la revendication 3, dans lequel le calcul de ladite force minimale est effectué pour chacune des zones de tricotage dans deux états distincts, respectivement : - lorsque la zone courante est en cours de déformation, les zones précédentes étant étirées à leur maximum et les autres zones étant dans un état non étiré ; et lorsque la zone courante et les zones précédentes sont étirées à leur maximum, la zone suivante se mettant en mouvement, et les autres zones étant dans un état non étiré.