Abstract

Introduction

Depuis 2018, le savoir-faire de l’entreprise en matière de prothèses de membre supérieur est transféré vers les technologies numériques, étapes par étapes.

La première aura été de réaliser des fûts externes de prothèses myoélectriques, esthétiques et mécaniques en conception et impression 3D.

La suivante a ensuite été d’élaborer un process de réalisation 100% numérique incluant les emboitures internes.

Ce savoir-faire orthopédique et numérique a récemment été mis au service d’un centre de rééducation Ukrainien, pour répondre à l’intensité des besoins actuels dans un contexte de guerre.

Mots Clés

Numérique, Digital, Prothèse, Membre supérieur, Impression 3D, Ukraine, Innovation, CFAO

Corps du résumé / Matériels et méthodes

De manière classique, les prothèses de membre supérieur sont réalisées en stratification avec de la résine et des fibres dans les entreprises d’orthopédie

Les nouvelles technologies (impression 3D, Scan 3D, logiciels CAO…) permettent d’obtenir un process répétable avec une qualité constante.

Nous avons voulu tirer le meilleur des technologies existantes pour améliorer le process de fabrication et le produit final.

La 1^e étape pour nous a été de travailler de façon logique sur le fut externe pour améliorer de nombreux points :

• Personnalisation
• Fidélité morphologique (utilisation du membre controlatéral comme référence)
• Optimisation du positionnement de l’effecteur terminal (longueur et alignement)
• Optimisation de l’intégration des composants permettant d’optimiser le volume de la prothèse

Pour cette 1^e étape, nous avons choisi de garder une fabrication classique (prise d’empreinte par moulage plâtre + rectification manuelle) pour l’emboiture interne tant elle représente une étape cruciale pour la qualité d’appareillage du patient.

Par la suite, nous nous sommes intéressés à la numérisation de cette étape cruciale : la réalisation de l’emboiture interne.

Cette étape est associée à de nombreux challenges :

• Nécessité d’avoir une amputation de qualité avec une préparation du moignon optimale pré-appareillage
• Evolution des méthodes de prise d’empreinte (moulage) vers un outil numérique (scan 3D)
• Transmission du savoir-faire manuel de l’orthoprothésiste d’une rectification plâtre vers un logiciel de CAO complexe (assistance d’un designer spécialiste du logiciel)
• Formation de l’équipe pluridisciplinaire et multi-site aux nouveaux process et à un fonctionnement décentralisé

Dans un premier temps nous avons testé et validé ces nouveaux protocoles de rectification numérique en interne avec notre orthoprothésiste experte en membre supérieur en réalisant des emboitures tests pour des prothèses avec manchon à partir de positifs usinés.

Celles-ci n’ont nécessité que très peu de modifications après le 1^er jet. Ceci nous a alors permis d’envisager une fabrication directe sans passer par une emboiture test pour les prothèses esthétiques et mécaniques dans un premier temps, ce qui nous ouvre l’opportunité de réalisations pour des patients à distance.

C’est ce que nous avons pu éprouver avec le centre de rééducation Superhumans en Ukraine.
Leurs besoins actuels en prothèses de membre supérieur sont conséquents, à cause de la guerre en cours dans le pays. De nombreux soldats et civils sont blessés par des projectiles au niveau des bras et avant-bras et le nombre d’orthoprothésistes et techniciens formés sur place ne permet plus de répondre au volume de demande.

Après un premier contact au printemps 2023, nous avons reçu en août 2023 deux orthoprothésistes ukrainiens ainsi que les représentants du centre de rééducation pour les former à ces techniques numériques.

Nous avons mis en place avec eux un process de réalisation numérique de prothèse d’avant-bras mécanique utilisant un manchon.

Nous recevons depuis l’automne 2023 des scans 3D de patients ukrainiens à partir desquels nous concevons et fabriquons l’emboiture interne et le fut externe en 3D sur notre site de Grenoble.

Ces pièces sont ensuite envoyées en Allemagne pour une livraison par camion en Ukraine.

Résultats

Les patients qui ont bénéficié des dispositifs réalisés par impression 3D ne souhaitent plus revenir en arrière et voient une vraie évolution positive de leur appareillage (cf étude post market 2024)

Les résultats de terrain objectivent la satisfaction des patients qui ont une prothèse réalisée avec un process 100% numérique (emboiture interne comprise).

La collaboration avec le centre de rééducation SuperHumans est une réelle réussite pour nos confrères Ukrainiens avec une satisfaction élevée de la qualité d’appareillage et pour nos collègues français avec une amélioration de nos procédés 100% numériques.

Le facteur limitant n'est maintenant plus la connaissance et les compétences, mais dans le cas de l'Ukraine, la logistique pour transmettre les pièces réalisées.

Une fabrication par impression 3D directement réalisée en Ukraine est envisagée dans les prochains mois pour s'affranchir des délais et contraintes de transports.

Conclusion

Le numérique permet de faire évoluer de manière importante l’appareillage orthopédique en membre supérieur (méthodes, procédés…)

La qualité d’appareillage globale au sein de notre organisation a augmenté grâce à cette transition.

Ces procédés permettent également d’accélérer le transfert de savoir-faire d’une région à une autre et ainsi de répondre à des besoins urgents comme actuellement en Ukraine.

Mais également les travaux en cours avec l’Ukraine jouent le rôle d’un accélérateur de développement, d’expérience et de maitrise des outils numériques pour nos collaborateurs en France, ce qui bénéficie à nos patients.

Bibliographie / Références

• Jorge M. Zuniga, Keaton J. Young, Jean L. Peck, Rakesh Srivastava, James E. Pierce, Drew R. Dudley, David A. Salazar & Jeroen Bergmann (2019): Remote fitting procedures for upper limb 3d printed prostheses, Expert Review of Medical Devices, DOI: 10.1080/17434440.2019.1572506

• J. Olsen, S. Day, S. Dupan, K. Nazarpour and M. Dyson, "3D-Printing and Upper-Limb Prosthetic Sockets: Promises and Pitfalls," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 29, pp. 527-535, 2021, doi: 10.1109/TNSRE.2021.3057984.
  keywords: {Sockets;Prosthetics;Three-dimensional displays;Solid modeling;Three-dimensional printing;Casting;Tools;Additive manufacturing;3D printing;digital scanning;amputee;upper-limb;prosthetic;socket;trans-radial},