Amélioration et évaluation d'une prothèse d'essai acétabulaire à diamètre variable

Résumé

L'arthroplastie totale de la hanche (ATH) est pratiquée chez les patients présentant une sévère dégradation de la hanche afin de retrouver une mobilité et de réduire les douleurs. Dans le but de réduire les coûts de nettoyage, de stérilisation, d'entreposage et d'acquisition d'instruments chirurgicaux utilisés lors de cette chirurgie, un nouvel insert d'essai à diamètre variable (IEDV) a été conçu. Cet outil est composé d'un mécanisme de déploiement et de pièces interchangeables permettant de modifier ses dimensions et de remplacer 66 inserts d'essai (IE) aux dimensions fixes. L'objectif principal est d'améliorer et d'évaluer la conception d'une solution antérieurement proposée. Les objectifs spécifiques sont d'améliorer le concept afin de le rendre plus fonctionnel, d'évaluer l'amplitude de mouvement permis par l'IEDV et d'évaluer sa résistance mécanique. Les améliorations apportées à l'IEDV permettent de doubler sa résistance mécanique, d'accroître la fonctionnalité et la précision du mécanisme de déploiement et d'obtenir un système efficace immobilisant les pièces interchangeables. L'amplitude de mouvement de l'IEDV est établie par simulation numérique et validée expérimentalement. L'IEDV présente une amplitude de mouvement constante et en moyenne 5% inférieure à celle des IE conventionnels, laquelle varie en fonction du diamètre de la tête fémorale. La résistance mécanique de l'IEDV est évaluée à l'aide de modèles par éléments finis où trois conditions de chargements sont simulées. La constitution des modèles numériques est validée expérimentalement à l'aide d'essais mécaniques contrôlés sur un prototype de l'IEDV. Les résultats de cette étude suggèrent une résistance mécanique insuffisante de l'IEDV. En effet, certaines pièces, sollicitées en flexion sous l'hypothèse d'un matériau linéaire, affichent des contraintes de 1117 MPa, alors que la limite définie est de 750 MPa. De plus, l'analyse des déplacements de l'IEDV a permis de démontrer qu'il existe une condition de chargement plus sévère que celles définies lors de ce projet. L'analyse de ces résultats mène à l'élaboration de nouvelles contraintes de conception encadrant la future phase d'optimisation de l'IEDV. De plus, ce projet a permis d'élaborer une méthode d'évaluation de l'amplitude de mouvement et de la résistance mécanique de l'IEDV. Une fois ces méthodes améliorées grâce aux recommandations émises, elles pourront être utilisées lors de la validation de l'IEDV. Enfin, ce projet a mis en évidence le potentiel de l'IEDV et la pertinence de poursuivre son développement afin d'obtenir une solution commercialisable.

Date	9 mars 2010
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Yvan Petit (Directeur(-trice)) & Julio Fernandes (Codirecteur(-trice))