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2012  

Génie biomédical

Des prothèses de la hanche qui s'ajustent aux patients

18 avril 2012
Chaque année, au Québec, quelque 5 000 personnes doivent se faire implanter une prothèse de la hanche. La clientèle, composée en grande partie de baby-boomers, est de plus en plus jeune, très active et souvent adepte d’entraînement intensif, comme la danse ou le hockey, ou de sports extrêmes. Or, actuellement, la durée de vie d’une prothèse ne dépasse pas 10 à 15 ans. Le fait d’en prolonger la durée représente donc un enjeu important pour la qualité de vie des patients à long terme. Une équipe dirigée par Natalia Nuño, professeure-chercheure à l’ÉTS, a entrepris de s’attaquer à ce problème en misant sur le développement de design et de matériaux innovateurs pour des prothèses à la fois plus durables et moins invasives.



Les prothèses conventionnelles telles qu’utilisées dans une arthroplastie totale de la hanche sont composées de matériaux beaucoup plus rigides que l’os. « Quand on enlève une partie de l’os pour insérer la prothèse, il arrive que l’os autour de celle-ci se résorbe progressivement. L’os est en effet un tissu vivant qui n’est plus autant sollicité mécaniquement. Avec le temps (10 à 15 ans), la prothèse descelle. C’est pourquoi nous travaillons à améliorer le matériau ainsi que le design de la prothèse de façon à ce qu’elle se rapproche davantage de la structure et des propriétés mécaniques de l’os », explique Natalia Nuño.

L’équipe de l’ÉTS s’est intéressée ces dernières années à un matériau novateur, mis au point par l’Institut des matériaux industriels (IMI) du Conseil national de recherches Canada (CNRC), qui présente des propriétés similaires au tissu osseux (biomimétique). « Ce matériau à base de fibres de carbone est doté d’un revêtement biocompatible à forte adhésion, précise la chercheure. Nos applications de modélisation numérique 3D nous ont permis de simuler le phénomène de remodelage osseux qui intervient à la suite de la pose d’une prothèse faite de ce matériau. En reproduisant le processus biologique avec un modèle mathématique, nous avons pu évaluer que la prothèse de la hanche permettait d’améliorer la durée de vie de l’arthroplastie lors d’activités quotidiennes telles que la marche et la montée d’escaliers. Nos travaux sur ce matériau ont montré que, sans être la solution idéale, il apporte une amélioration, car l’os se résorbe moins par rapport à une prothèse faite de métal. »

Les chercheurs de l’ÉTS, qui travaillent en étroite collaboration avec des chirurgiens orthopédistes de l’hôpital Maisonneuve-Rosemont, s’intéressent également au design 3D de la prothèse, en analysant différentes caractéristiques de celle-ci. Les chercheurs ont démontré qu’il est possible de raccourcir la tige de façon importante afin de rendre la prothèse moins invasive et éventuellement plus facile à remplacer. « La prothèse à tige courte est à mi-chemin entre la prothèse conventionnelle (très invasive) et celle dite de resurfaçage qui consiste simplement à recouvrir la tête du fémur d’une coque métallique plutôt que de la remplacer », note Mme Nuño.

Les recherches menées actuellement offrent des perspectives nouvelles en ce qui a trait à la prothèse de la hanche. Grâce à l’utilisation d’outils de CAO (conception assistée par ordinateur) et de simulation, les chercheurs peuvent maintenant évaluer une grande variété de modèles 3D afin de répondre à différents besoins. « On arrive à développer des modèles qui présentent une combinaison idéale entre le matériau et le design, ouvrant la voie à la création de prothèses sur mesure ou semi-personnalisées », souligne Natalia Nuño.

L’heure est donc de plus en plus à la médecine personnalisée. « Grâce au modèle numérique de la hanche et d'une prothèse sur mesure, il est possible d’évaluer l’effet des propriétés mécaniques du matériau de la prothèse sur les sollicitations mécaniques de l’os et donc sur la durée de vie de l’arthroplastie. Sur cette lancée, on peut aussi penser allier un matériau moins rigide et plus poreux à l’utilisation d’un design capable de mieux s’adapter à l’os environnant. Il serait même possible de concevoir une prothèse faite d’un matériau non homogène », fait valoir Mme Nuño. En somme, la tendance du sur mesure a le vent dans les voiles et va permettre de plus en plus d’ajuster la prothèse au profil du patient. La création d’une prothèse personnalisée grâce à la technologie de fabrication rapide, en plein développement, marque le début d’une nouvelle ère en ce domaine.

Voir aussi :
Laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie de l'ÉTS

Pour information
Article paru dans l'édition de mars 2012 du bulletin Génial! du Fonds de recherche du Québec − Nature et technologies

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