Une prothèse du genou qui pourra s’auto-diagnostiquer

Des chercheurs en Suisse sont en train de développer une prothèse de genou intelligente qui sera capable de diagnostiquer de l’intérieur des paramètres biomécaniques. L’objectif : pouvoir détecter grâce à des capteurs une éventuelle défaillance bien avant que le patient n’en souffre.

Selon l’EPFL, aujourd’hui, ce sont près de 4 millions de personnes dans le monde qui subissent une opération destinée à remplacer une articulation défectueuse. En Europe et aux Etats-Unis, plus d’un million de prothèses du genou ou de la hanche sont posées chaque année. Et ce chiffre, lié directement au vieillissement de la population et au développement des sports de loisirs, risque d’augmenter dans les années à venir, le nombre d’interventions au niveau du genou étant multiplié par sept !

projet SimOS pour un réseau de capteurs dans une prothèse de genou

Cinq laboratoires de l’EPFL, l’industriel Symbios Orthopédie SA et le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois se sont donc associés dans le but de développer des capteurs qui permettent de surveiller en permanence le patient, de sorte à améliorer ses traitements médicaux et réduire au minimum le recours à des interventions chirurgicales. Afin de faciliter leur intégration par les fabricants de prothèses, ces capteurs seront situés dans la partie en polyéthylène commune à toutes les prothèses commercialisées à l’heure actuelle.

Pour le moment, après une pose de prothèse sur un patient, les médecins ne peuvent se baser que sur le ressenti de ces derniers. Dans environ 20% des cas, la prothèse sort de son alignement ou se descelle et le médecin doit se contenter de l’appréciation qualitative et subjective de son patient pour tenter de quantifier la douleur ressentie et le degré d’urgence de l’intervention.

Démarré en 2009 et baptisé SimOS pour Smart Implants for Orthopaedics Surgery, le projet est financé par le Fond National suisse Nano-Tera.

On peut imaginer que tous ces inserts ont plus ou moins la même forme, donc le même volume. Si on arrive à instrumenter cette partie-là sans toucher la partie fémorale ou tibiale, ce sera plus simple pour l’industrie de l’implémenter. Mais cela ne se fera pas tout de suite car nous devons démontrer que ces capteurs représentent un réel bénéfice, tant pour le patient que pour son médecin ou l’industrie, explique Kamiar Aminian directeur du Laboratoire de mesure et d’analyse des mouvements au sein de l’EPFL.

Des laboratoires suisses préparent des capteurs pour les prothèses du futur

Fonctions des capteurs SimOS

La partie intermédiaire de la prothèse, soit l’insert en polyéthylène, contiendra un réseau de capteurs qui sera capable de suivre en temps réel l’évolution de différents paramètres biomécaniques de la prothèse mais également des os, articulation et ligaments du patient.

Un module d’implant comprend des capteurs qui mesureront les forces et contraintes exercées, la température liée aux frottements, la magnétorésistance pour mesurer l’orientation 3D de l’articulation du genou ainsi que des accéléromètres pour mesurer les micromouvements et les impacts. Le patient portera autour de la jambe sous la forme d’une genouillère, un module externe intégrant le système sans fil d’alimentation et de communication avec l’implant, ainsi que d’autres capteurs inertiels d’analyse cinétique. L’ensemble des données est fusionné et transmis à un ordinateur.

Prothèse de genou intelligente

Grâce aux informations de ces prothèses, nous pourrions faire de la prévention et explorer d’autres pistes de rééducation de la marche sans avoir besoin forcément de recourir à une nouvelle chirurgie », précise Brigitte Jolles-Haeberli, en charge de l’unité de chirurgie prothétique du genou du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) et du centre interinstitutionnel de biomécanique translationnelle de l’EPFL.


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