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E-mail :
prothèse.myoélectriques@gmail.com
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06 03 27 41 86
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Valentin Aymonier
1°S3
Saint Thomas de Villeneuve
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Motivé par les technologies numériques connectées.
Stage de découverte au sein du groupe CEGEDIM (Informatique médicale)
Maxime Geniesse
1°S2
Saint Thomas de Villeneuve
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S'oriente vers une école d'ingénieurs.
Stage de découverte au sein du service commercial du groupe ORANGE.
(Télécommunications)
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Rémi Lefèvre
1°S2
Saint Thomas de Villeneuve
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Se destine à des études médicales.
Stage de découverte au sein du groupe hospitalier AMBROISE PARE
(Service Médico-Réanimation)
Meet The Team
Prothèse
myoélectrique
imprimée en 3D
Les progrès technologiques et l'impression 3D ouvrent de nouvelles perspectives pour le marché des prothèses médicales. Au Japon, la société Exii développe Handiii, un bras intelligent. Grâce à ses capteurs et à son électromyogramme, il peut enregistrer les signaux électriques qui accompagnent l'activité musculaire pour reproduire les mouvements du quotidien.
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Connecté à un smartphone ou à une tablette, il envoie des données en permanence.
Cette prothèse myoélectrique imprimée
en 3D est conçue afin de palier les problèmes des autres
prothèses tels que :
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la difficulté à réparer
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une conception unique
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un design unique
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le prix élevé​
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Le bras bionique Handiii est conçu à l'aide de pièces imprimées en 3D, et coûte environ 300 dollars car ce type d'impression diminue les coûts de production. Sa fabrication le rend par ailleurs facile à personnaliser et à réparer en cas de besoin.
Des ingénieurs ont diffusé les plans d'une prothèse myoélectrique sur Internet afin que toute personne ayant accès à une imprimante 3D puisse la reproduire. C'est le principe de l'open source visant à récupérer les fichiers 3D et de pouvoir les adapter à la morphologie des personnes, afin de créer une prothèse de main fonctionnelle, sur mesure, à moindre coût et rapidement.
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De nombreuses entreprises comme Exii se développent peu à peu de nos jours.
Elles ont toutes le même objectif : proposer une prothèse myoélectrique disponible pour tous au prix le plus bas.
Le principe est également le même dans toutes ces dernières : la prothèse est fabriquée par impression 3D en plastique et tout le système électronique est standard et peut se trouver dans le commerce.
À PROPOS
LES PROTHÈSES
"Une prothèse correspond à un appareillage externe dont l'objectif affiché est de se substituer à un membre ou toute autre partie manquante du corps humain." santé-médecine
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Il existe différents types de prothèses, les exoprothèses (qui remplacent les membres amputés) et les endoprothèses (qui sont implantés dans le corps).
Ces dernières peuvent être composées de 4 différents types de matériaux :
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Les métaux (cobalt chrome, titane)
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Les céramiques (alumine)
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Les polymères (éthylène, élastomère)
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Silicone
Ces matériaux sont choisis en fonction de la partie du corps où la prothèse va être implantée.
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Les exoprothèses:
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de hanche
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​de genou
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de main
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Ces dernières s'adaptent au corps par une emboîture souple et biocompatible ne provoquant pas d'allergies. Il réduit la pression entre la prothèse et le membre défectueux.
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Il existe également les prothèses maxillo-faciales considérées comme exoprothèses comme par exemple :
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auditives
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dentaires
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Les endoprothèses:
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vasculaires (aorte, valve cardiaque...)
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digestives (œsophagienne, bilaire...)
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urinaires (urétérale...)
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Ces prothèses remplacent totalement ou partiellement un organe, un vaisseau ou un canal.
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Nicolas Huchet, créateur de sa propre prothèse myoélectrique
Nicolas Huchet, après un accident du travail, a perdu sa main droite. "J’ai eu une prothèse électrique", mais il voulait le nouveau modèle, qui coûtait 27.000 euros, ce qui était impossible pour lui. C'est donc en découvrant le monde de l’open source: des personnes qui mettent leurs inventions libres de droit, que Nicolas Huchet est parvenu à fabriquer sa propre main bionique, "imprimée en 3D, en une nuit" dans la fablab de Rennes. Pour l’instant, cette prothèse est encore au stade de prototype, ne coûtant que 1.000 euros.
Ce projet a pour nom BionicoHand.
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Pour effectuer des mouvements, il suffit de contracter les muscles des bras. "Un jour, on pourra créer une main bionique sensible avec un retour du toucher", dit-il.
"Le projet consiste au développement d'une prothèse myoélectrique low cost, abordable et robuste par voies coopératives mondiales", en effet il se déplace dans de nombreux pays (salons, conférences...) afin de faire découvrir son projet.
Il est le créateur de l'association "My Human Kit" qui vient en aide aux personnes dans sa situation.
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"J'ai fabriqué ma propre main bionique en open source"
Lien vers vidéo de présentation de Nicolas Huchet TEDxParis :
https://www.youtube.com/watch?v=ZoZmlhlwFEA
My Human Kit a présenté l'année dernière cinq projets sur son site Internet : la main bionique, un fauteuil roulant open source, une prothèse auditive, un gant sonar (aide au guidage pour aveugles et malvoyants) et un outil de ressenti du son pour sourds et malentendants.
La prothèse myoélectrique
L'utilisation de l'imprimante 3D peut-elle être une alternative à la réalisation des prothèses actuelles ?
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Les prothèses myoélectriques ont pour objectif de rendre aux personnes amputées la fonction de leur membre. Elles permettent seulement quelques mouvements comme l’ouverture, la fermeture et le maintien des objets de la vie de tous les jours.
Le fonctionnement est le suivant : la prothèse est équipée d’électrodes qui sont en contact avec la peau de la personne et ces dernières vont capter la tension électrique mesurée à la surface de la peau après une contraction musculaire via les terminaisons nerveuses. Les terminaisons nerveuses sont les extrémités des nerfs au niveau de la peau ou des muscles qui ont pour rôle d'enregistrer différentes sensations (chaud, froid, douleur...).
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Les messages captés par ces terminaisons nerveuses sont transmis au cerveau par les fibres nerveuses et la moelle épinière. Le cerveau mémorise toutes ces sensations : c'est la mémoire de procédure.
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L'impression 3D
L'impression 3D repose sur le principe de superposition de couches de matière selon les coordonnées d'un fichier 3D.
La majorité des imprimantes 3D fonctionnent selon le principe de FDM (modelage par dépôt de filament en fusion), consistant à déposer couche par couche un filament de matière fondu qui, en se superposant, donne forme à l’objet. La tête d'impression dépose des gouttelettes du matériau en fusion qui vont refroidir quasi immédiatemment grâce au ventilateur après s'être fondues avec les couches inférieures. La tête d’impression se déplace selon les coordonnées X, Y et Z (longueur, largeur et hauteur) transmises par un fichier 3D, correspondant à la forme de l’objet à imprimer.
Un utilisateur a donc besoin de différents éléments :
​– d’une imprimante 3D
– de consommable (filament, poudre…)
– d’un fichier 3D
– d’un logiciel de slicing pour découper le fichier et transmettre les indications à l’imprimante
– d’un ordinateur
Le fait d'avoir la modélisation de l'objet sur le logiciel avant l'impression permet d'observer d'éventuels défauts sur l'objet.
L'impression 3D était limitée à des matériaux plastiques tels que le PLA ou l'ABS, mais voit maintenant arriver de nouveaux filaments composites à base de métal (titane Ti64, l'aluminium particulièrement l'alliage AlSi10Mg etc), de cires et même de bois. Ce n'est pas des matériaux composés a 100% de bois mais d’un alliage de polymère et de bois recyclé. Pour cela il faut une imprimante spécifique en fonction de la température de fusion du matériau (ex : PLA 200°C)
Aujourd’hui, l’industrie agroalimentaire et la médecine s’emparent peu à peu de l'impression 3D pour tenter d'imprimer des aliments et des cellules.
La prothèse myoélectrique
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Chaque prothèse est faite en fonction du patient et de ses caractéristiques comme son âge, sa corpulence, ses habitudes de vie…
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Lorsqu'un membre est amputé, une intervention chirurgicale est réalisée afin de greffer les terminaisons nerveuses encore actives de ce membre vers le muscle voisin le plus proche. Dans le cas de la prothèse myoélectrique de bras elles seront greffées sur les pectoraux.
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Lorsque la personne pensera à un mouvement, les pectoraux se contracteront et les électrodes capteront alors le signal électrique.
La prothèse effectuera le mouvement voulu.
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Dans notre cas, nous utilisons le site Dagoma où nous choisissons l'objet que nous souhaitons imprimer. Nous le mettons sous format .obj. Il est ensuite transféré vers un logiciel (ici cura) où nous aurons la modélisation 3D de l'objet. Nous la placons sur une micro SD qui sera ensuite insérer dans l'imprimante afin que le modèle prenne forme.
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A l'avenir, les entreprises spécialisées dans l'impression 3D seront à même de développer des imprimantes capables de recréer des tissus humains à base de cellules souches.
Cela permettrait de réaliser des prothèses à l'aspect plus réaliste.
Ce sont des gouttelettes d'encre biologique qui fusionnent afin de créer un tissu humain.
Des cellules souches du patient sont cultivées auparavant car il en faut des millions pour créer un tissu d'un millimètre carré.
C'est la bioimpression.
Avantages et inconvénients de la prothèse myoélectrique imprimée en 3D
Avantages
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Coûts de fabrications réduits.
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Personnalisation des objets imprimés.
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Utilisation des objets directement après l'impression.
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Possibilité de réaliser des pièces très petites et complexes.
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Processus de fabrication plus rapide.
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Raccourcissement de la chaîne de production.
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Un design optimisé.
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Une adaptation à la morphologie de chaque patient.
Inconvénients
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Prix de l'imprimante élevé.
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Problèmes liés à la réserve de bobine.
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Dégagement de vapeurs toxiques lors de l'impression.
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Production moindre par rapport aux usines.