WO2010004217A2

WO2010004217A2 - Prothese de cheville

Info

Publication number: WO2010004217A2
Application number: PCT/FR2009/051367
Authority: WO
Inventors: Franck Montmartin
Original assignee: Proteor
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-01-14
Also published as: DE112009001682T5; FR2933604B1; US20110166674A1; FR2933604A1; WO2010004217A3

Abstract

L'invention concerne un dispositif prothétique ou orthétique ( 1, 1 '), de type module d'articulation de prothèse ou d'orthèse, notamment de cheville ou cheville pied, comprenant : au moins une fixation supérieure (7', 7'") et une fixation inférieure (7, 7 " ), reliées l ' une à l 'autre par au moins deux biellettes (8; 8a, 8b), notamment une (8a) à l'avant et une à l'arrière (8b); au moins une articulation reliant la fixation supérieure (7', 7'") et la fixation inférieure (7, 7"); au moins un moyen moteur (3, 3 a, 3b, 5, 5 ') relié à une biellette (8; 8a, 8b), solidaire de la fixation supérieure (7', 7" ) du dispositif ( 1, 1 ') et apte à mouvoir cette biellette (8; 8a, 8b) en sorte de mettre en mouvement les fixations inférieure (7, 7") et supérieure (7', 7'") relativement à leur articulation, dans lequel le moyen moteur est au moins un excentrique (2; 2a, 2b) actionné en mouvement au moyen d'une roue dentée (3; 3a, 3b) solidaire de l'excentrique (2; 2a, 2b) et en prise avec un actionneur.

Description

PROTHESE DE CHEVILLE

La présente invention concerne le domaine des prothèses, notamment des prothèses d'articulation, et en particulier des prothèses de cheville.

Bien entendu, des prothèses de cheville sont connues dans l'art antérieur. Par exemple, le brevet US 5 766 264 et la demande de brevet PCT WO 2007/0106396 décrivent une prothèse de cheville articulée à composants passifs avec plantiflexion. La demande WO 2006/00021 1 décrit un pied avec des articulations permettant de s'adapter à la situation du patient, notamment avec un pied à talon réglable en statique ou immobile. Le brevet US 6 966 933 décrit une prothèse de pied avec une cheville ajustable à différentes hauteurs de talon. Les demandes internationales PCT WO 2005/079712 et WO

2007/027668 décrivent des prothèses de membres inférieurs permettant le contrôle du mouvement du pied, et en particulier le mouvement pied / cheville.

La prothèse de genou commercialisée sous le nom « Hydracadence » permet le contrôle du mouvement du pied par le mouvement du genou.

Cependant, les prothèses de l'art antérieur peuvent se révéler insatisfaisantes notamment en terme de blocage en extension lors de la phase de propulsion, de relevage de la pointe du pied dans sa phase pendulaire, de réglage de la hauteur du talon, de qualité de la plantiflexion à l'appui du talon, ou encore en terme de coût, de poids, d'encombrement, voire de durée de vie, notamment par rapport à la quantité d'énergie, par exemple électrique , nécessaire à leur fonctionnement. Ces prothèses peuvent encore présenter des caractéristiques insuffisantes par rapport aux possibilités de réglages de la cheville par rapport au pied et/ ou au sol, et en particulier par rapport à l'adaptation au sol en montée et/ ou en descente, à la dorsiflexion pour la montée et/ ou la descente d'escaliers. Les systèmes connus peuvent se révéler insuffisants notamment en terme de confort, d'encombrement et/ ou de souplesse. Ainsi, les prothèses connues peuvent ne pas présenter un confort, une souplesse et/ ou un encombrement satisfaisant. Il est donc souhaitable d'apporter une amélioration de ces caractéristiques.

Il subsiste donc un besoin pour des prothèses de cheville ou de cheville pied permettant de résoudre, en tout ou partie, les problèmes évoqués ci-dessus.

L'invention vise donc à remédier en tout ou partie à ces problèmes.

Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un dispositif prothétique ou orthétique, de type module d'articulation de prothèse ou d'orthèse, notamment de cheville ou cheville pied, comprenant :

- au moins une fixation supérieure et une fixation inférieure, reliées l'une à l'autre par au moins deux biellettes, notamment une à l'avant et une à l'arrière, - au moins une articulation reliant la fixation supérieure et la fixation inférieure,

- au moins un moyen moteur relié à une biellette, solidaire de la fixation supérieure du dispositif et apte à mouvoir cette biellette en sorte de mettre en mouvement les fixations inférieure et supérieure relativement à leur articulation, dans lequel le moyen moteur est au moins un excentrique actionné en mouvement au moyen d'une roue dentée solidaire de l'excentrique et en prise avec un actionneur.

L'excentrique est notamment une roue dentée dont l'axe de liaison à la biellette est décalé relativement à son axe de rotation.

Ledit excentrique est actionné en mouvement, notamment par un engrenage ou une vis sans fin.

En particulier, le dispositif est un module de cheville prothétique ou module de cheville pied prothétique destiné aux amputés tibiaux ou fémoraux. Tout particulièrement, ce module est destiné à être intégré dans une prothèse de membre inférieur, notamment pied ou tibia.

Ainsi, la fixation inférieure du dispositif peut être connectée à une prothèse, une orthèse ou une partie de prothèse ou d'orthèse de pied. La fixation supérieure peut être connectée avec une prothèse ou orthèse de jambe, notamment de partie inférieure de la jambe. Cette fixation inférieure peut être compatible avec différents éléments de prothèse ou d'orthèse. Le dispositif selon l'invention permet, notamment lors de la marche, le mouvement de relevage du pied lors de la phase pendulaire, le réglage de la hauteur du talon de pied, notamment via l'actionnement du moyen moteur ou la rotation de l'excentrique, et l'adaptation à la marche dans les escaliers ou dans les pentes.

Par « vers l'arrière », on entend au sens de la présente invention le côté le plus proche du talon du pied. On entend par « vers l'avant » au sens de la présente invention le côté le plus proche du bout du pied. Le dispositif peut comprendre au moins deux biellettes, et en particulier deux ou quatre biellettes, au moins une vers l'avant et au moins une vers l'arrière. Chaque biellette peut être actionnée par un excentrique, lui-même lié à une roue.

Le mouvement des fixations l'une par rapport à l'autre peut être limité dans son amplitude par des butées d'extension et de flexion. Ces butées peuvent en outre être extensibles, par exemple, à ressort ou commandées en mouvement pour accroître le débattement du dispositif.

Lorsque le dispositif comprend quatre biellettes il peut en comprendre une sur l'avant gauche, une sur l'avant droit, une sur l'arrière gauche et la dernière sur l'arrière droit. Tout particulièrement, les deux sur l'avant sont disposées de part et d'autre d'une roue avant, et les deux sur l'arrière sont disposées de part et d'autre d'une roue arrière. La roue avant et la roue arrière forment chacune en liaison aux biellettes deux excentriques actionnant chacun latéralement une biellette. L'ensemble peut en outre comporter un plan de symétrie médian.

Le dispositif peut comprendre au moins deux excentriques dont au moins un est placé vers l'avant et au moins un est placé vers l'arrière du dispositif, coopérant l'un et l'autre, cela peut présenter comme avantage de diminuer la course, par exemple de la diviser par deux. Autrement dit pour effectuer le même mouvement, cela nécessite une rotation moins grande ou une excentration moins grande de l'excentrique. Le dispositif peut comprendre au moins deux excentriques avant et arrière et en particulier quatre excentriques, voire deux excentriques avants et deux excentriques arrières. Dans le mode de réalisation avec au moins deux biellettes, dont une est vers l'avant et une est vers l'arrière, lors de l'appui sur le sol, le dispositif peut permettre la flexion plantaire sans modification de la position angulaire des excentriques. Le dispositif permet également de bloquer l'articulation en phase d'extension et de flexion, par exemple grâce à au moins une biellette arrière qui vient en butée sur la fixation inférieure.

Le Centre Instantané de Rotation (CIR) peut être placé à l'extérieur du mécanisme, dans une zone proche de l'axe d'articulation physiologique de la cheville. Ceci permet la flexion plantaire lors de l'appui du talon et le débattement du dispositif comme une cheville physiologique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, à titre d'exemple, de diverses formes de réalisation de ce dispositif. Dans cette description, on se référera aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :

La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif à deux biellettes selon l'invention, dont une est vers l'avant et une est vers l'arrière,

La figure 2 est une vue en perspective d'une variante de réalisation à quatre biellettes du dispositif, et

La figure 3 est une vue d'un excentrique du dispositif.

La figure 1 représente un dispositif simple à deux biellettes, dont une 8a est vers l'avant et une 8b est vers l'arrière. Le dispositif 1 comprend une fixation inférieure 7 et une fixation supérieure 7', reliées l'une à l'autre par les deux biellettes 8a, 8b, lesquelles sont dans un même plan. Ces biellettes sont articulées selon un parallélogramme articulé. Le dispositif comprend en outre deux excentriques avant et arrière 2a, 2b à forme de roue, respectivement montés sur la fixation supérieure et couplés chacun avec une roue dentée correspondante 3a ou 3b. Ces roues dentées sont en prise avec une vis sans fin médiane

5, également montée sur la fixation supérieure 7' et permettant d'actionner chacune des roues dentées opposées au moyen d'un moteur 4. Les excentriques 2a, 2b (opposés l'un à l'autre) sont présents chacun sur l'axe d'une roue dentée associée avant, arrière 3a, 3b. Ils sont montés coaxiaux chacun à une roue dentée. Les biellettes sont reliées chacune à la roue dentée attenante par un axe d'articulation décalé de l'axe de rotation de la roue dentée, et parallèle à ce dernier, ce qui permet le débattement des fixations 7, 7' l'une par rapport à l'autre.

Le dispositif comprend une butée avant 10 permettant de limiter le déplacement de la biellette avant vers l'avant et la bloquant. Le dispositif comprend en outre un système arrière l i a ressort avec colonne télescopique formant butée arrière 10'. Il permet d'amortir l'effort lors de l'appui du talon au sol. Ce système à ressort 1 1 permet également de ramener l'articulation en position d'extension. Sans ce système, le pied serait libre autour de son axe de rotation.

La figure 2 représente un dispositif 1 ' avec quatre excentriques 2 'a, 2 TD à forme de roue, notamment avant/ arrière et gauche/ droite, dont deux sont visibles sur la figure et avec deux roues dentées associées 3'a, 3TD visibles à la figure 3. Il peut comprendre un ou deux excentriques avants 2'a et un ou deux excentriques arrières 2 TD, voire plus. Il peut comprendre deux ou quatre biellettes 8'a, 8TD reliant les fixations inférieure 7" et supérieure 7'". Deux biellettes avant et arrière opposées peuvent être dans un même plan et être articulées selon un parallélogramme articulé.

Le dispositif comprend également des butées arrière de flexion 10'" et d'extension 10" permettant de limiter le déplacement de la biellette arrière 8TD et la bloquant.

Le dispositif peut également comprendre un système 1 1 ' à ressort avec colonne télescopique permettant également d'amortir l'effort lors de l'appui du talon au sol. Ce système à ressort 1 1 ' permet également de ramener l'articulation en position d'extension. Ce système peut comprendre une molette de réglage 12 afin de permettre aux utilisateurs d'adapter la souplesse de l'articulation lors de l'appui au talon.

La fixation inférieure 7 ou 7" du dispositif peut être connectée à une prothèse ou orthèse de pied (non représenté). La fixation supérieure 7' ou 7'" peut être connectée avec une prothèse ou orthèse de jambe, notamment de partie inférieure de la jambe (non représenté). La fixation inférieure peut être compatible avec différents modèles de pieds prothétiques standard, par exemple des pieds sachs ou des pieds à restitution d'énergie ou des éléments de prothèse ou d'orthèse. La figure 3 représente plus particulièrement la partie 13 d'un dispositif actionnant les excentriques 2 'a, 2 TD de la figure 2. Il s'applique de façon analogue au dispositif de la figure 1. Il comprend les roues dentées 3 'a, 3TD et la vis sans fin 5', celle-ci permettant d'actionner les roues dentées 3'a, 3TD et donc les excentriques 2'a, 2 TD.

Le dispositif peut comprendre une ou deux roues dentées 3'a, 3TD reliées aux excentriques 2'a, 2 TD (figure 3), une roue dentée avant 3'a et une roue dentée arrière 3TD. La roue dentée avant 3'a est montée coaxialement à chacun des excentriques avant disposés de part et d'autre de celle-ci et comprend un axe avant 4a. La roue dentée arrière 3TD est montée coaxialement à chacun des excentriques arrière disposés de part et d'autre de celle-ci et comprend un axe arrière 4b. Les axes avant 4a et arrière 4b sont reliés aux biellettes avant et arrière respectivement. Ces axes sont décalés de l'axe de rotation en trait mixte.

Les roues dentées avant 3'a et arrière 3TD sont reliées avec symétrie par rapport à un plan longitudinal médian du dispositif aux biellettes avant 8 'a et arrière 8TD qui peuvent être reliées deux à deux à la fixation inférieure 7" respectivement par un axe d'articulation avant 9a et un axe d'articulation arrière 9b.

L'actionneur peut notamment être une vis sans fin 5', un engrenage, une poulie courroie ou un couple conique (non représenté). L'actionneur est couplé aux roues dentées 3'a, 3TD. Un moteur (non représenté) peut permettre de faire tourner cette vis 5'. En particulier, la vis 5' est toujours en contact avec les roues dentées 3'a, 3TD, elle subit un effort en phase de plantiflexion. Dans ce cas, le système roue dentée 3'a, 3TD /vis 5' est irréversible : la vis fait tourner la roue mais pas le contraire.

L'excentrique avant 2'a peut présenter une excentration allant de 1 à 10 mm, de 3 à 8 mm, voire d'environ 5 mm. Ceci peut notamment permettre un déplacement de 2 à 20 mm, en particulier de 6 à 16 mm, voire d'environ 10 mm sur un demi tour. La course totale angulaire de l'excentrique avant 2'a peut aller jusqu'à 180°.

L'excentrique arrière 2 TD peut présenter une excentration arrière allant de 1 à 10 mm, en particulier de 3 à 8 mm, voire d'environ 5 mm.

Ceci peut notamment permettre un déplacement de 2 à 20 mm, en particulier de 6 à 16 mm, voire d'environ 10 mm sur un demi tour. La course angulaire totale de l'excentrique arrière 2 TD peut aller jusqu'à 180° de façon analogue

Le dispositif peut permettre en marche un angle de flexion allant de 2 à 30°, notamment de 5 à 20° en phase de dorsiflexion (phase pendulaire) .

Il peut également permettre un angle de flexion allant de 1 à 40°, notamment de 5 à 30° en phase de flexion plantaire (attaque du pas).

Cette prothèse peut encore permettre un réglage de hauteur du talon allant de 0 à 100 mm, notamment de 10 à 60 mm. Le dispositif peut comprendre des capteurs de position, de pression et/ ou d'accélération (non représenté) permettant de piloter l'actionneur afin d'effectuer le relevage de la pointe du pied, notamment lors de la phase pendulaire, ou encore d'autres mouvements de plantiflexion ou dorsiflexion, aussi bien pendant la phase pendulaire que pendant la phase d'appui au sol. Ces capteurs peuvent être connectés à un système de contrôle et de commande de l'actionneur en vue de piloter le mouvement du dispositif au cours de la marche.

Enfin, comme mentionné précédemment, le Centre Instantané de

Rotation (CIR) est placé à l'extérieur du mécanisme, dans une zone proche de l'axe d'articulation physiologique de la cheville et légèrement à l'avant de celui ci. Le Centre Instantané de Rotation (CIR) se déplace au cours du mouvement selon un segment, de préférence courbe, de faible longueur (non représenté). Ceci permet la flexion plantaire lors de l'appui du talon en réduisant l'énergie nécessaire pour les efforts de flexion et permet le débattement du dispositif comme une cheville physiologique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif prothétique ou orthétique (1 , 1 '), de type module d'articulation de prothèse ou d'orthèse, notamment de cheville ou cheville pied, comprenant :

- au moins une fixation supérieure (7', 7'") et une fixation inférieure (7, 7 " ) , re l ié e s l 'une à l ' autre p ar au moins deux biellettes (8a, 8b; 8'a, 8TD), notamment une (8a, 8'a) à l'avant et une à l'arrière (8b, 8TD),

- au moins une articulation reliant la fixation supérieure (7', 7'") et la fixation inférieure (7, 7"),

- au moins un moyen moteur (3a, 3b ; 3 'a, 3TD ; 5, 5') relié à une biellette (8a, 8b; 8'a, 8TD), solidaire de la fixation supérieure (7', 7'" ) du dispositif (1 , 1 ') et apte à mouvoir cette biellette (8a, 8b; 8'a, 8TD) en sorte de mettre en mouvement les fixations inférieure (7, 7") et supérieure (7', 7'") relativement à leur articulation, dans lequel le moyen moteur est au moins un excentrique (2a, 2b; 2 'a, 2 TD) actionné en mouvement au moyen d'une roue dentée (3a, 3b ; 3 'a, 3TD) solidaire de l'excentrique (2a, 2b; 2'a, 2 TD) et en prise avec un actionneur (5, 5').

2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'excentrique est une roue dentée (3a, 3b ; 3 'a, 3TD) dont l'axe de liaison à la biellette est décalé relativement à son axe de rotation.

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fixation inférieure (7, 7") du dispositif peut être connectée à une prothèse, une orthèse ou une partie de prothèse ou d'orthèse de pied et la fixation supérieure (7', 7'") peut être connectée avec une prothèse ou orthèse de jambe, notamment de partie inférieure de la jambe.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux excentriques avant et arrière (2a, 2b), et en particulier quatre excentriques (2a, 2b; 2'a, 2 TD), voire deux excentriques avants (2'a) et deux excentriques arrières (2 TD) .

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'excentrique avant (2a, 2'a) présente une excentration allant de 1 à 10 mm, en particulier de 3 à 8 mm, voire d'environ 5 mm.

6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'excentrique arrière (2b, 2 TD) présente une excentration allant de 1 à 10 mm, en particulier de 3 à 8 mm, voire d'environ 5 mm.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la course angulaire totale de l'excentrique avant (2a, 2'a) peut aller jusqu'à 180°.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la course angulaire totale de l'excentrique arrière (2b, 2 TD) peut aller jusqu'à 180°.

9. D ispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit actionneur est au moins une vis sans fin (5, 5') couplée à la roue dentée (3a, 3b ; 3'a, 3TD), ladite vis sans fin (5, 5') étant couplée à un moteur (4) permettant de la faire tourner.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs de position, de pression et/ ou d'accélération permettant de piloter le moyen moteur (4) ou l'actionneur (5, 5') afin d'asservir le mouvement du dispositif.

1 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mouvement des fixations (7, 7';

7", 7'") l'une/l'autre est limité dans son amplitude par des butées d'extension et de flexion (10, 10' ; 10", 10'").

12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des butées extensibles (10'), par exemple, à ressort ou commandées en mouvement pour accroître le débattement du dispositif.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un Centre Instantané de Rotation (CIR) placé à l'extérieur du mécanisme, dans une zone proche de l'axe d'articulation physiologique de la cheville.