Brevet FR2711512A1 — publié le 19950505

La présente invention concerne une nouvelle pièce prothetique pour l'articulation du genou. L'invention concerne les pièces prothétiques dont l'articulation est du type à bielles, c'est-a-dire dans lequel un jeu de bielles délimite un quadrilatère deformable dont le pivotement reproduit les mouvements de l'articulation d'un genou naturel. L'invention vise à simplifier l'ensemble de la pièce prothetique en permettant que celle-ci ait toujours un mouvement extremement doux, sans â-coups, sans qu'il existe de jeux apparents et dont le fonctionnement est tout à fait silencieux. En outre,l'invention crée de nouveaux moyens qui empêchent tous risques que la jambe puisse se derober et cela, quelle que soit la position angulaire qu'occupe la pièce prothétique par rapport au moignon de l'amputé. L'invention permet, en outre, d'assurer un réglage facile de la vitesse de pivotement de la piece prothétique, tant dans la phase de flexion que d'extension, afin que l'ampute puisse lui-meme régler la pièce prothétique en fonction du type de marche qu'il souhaite programmer, le reglage pouvant se faire par une manoeuvre simple, accessible à travers les vêtements. Conformement à l'invention, la pièce prothetique pour l'articulation du genou dans laquelle un jeu de biellettes delimite un quadrilatère déformable entre un bloc relie a un manchon d'emboitement d'un moignon de cuisse et un corps formant pièce de jambe et contenant un amortisseur a fluide relié par une tige de piston à une biellette de controlle du mouvement du bloc est caractérisée en ce que la tige de piston est guidée a l'intérieur du corps par une douille à billes maintenue dans un fourreau centre dans le corps par une cuvette servant d'appui à un ressort de compression tendant à soulever une coiffe portée par l'extrémité de la tige du piston déplaçable dans un cylindre delimité en dessous de ladite cuvette, ledit cylindre communiquant à sa partie haute et à sa partie basse par des orifices avec des tubulures d'un dispositif de reglage de débit de fluide. Diverses autres caracteristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description detaillee qui suit. Des formes de realisation de l'objet de l'invention sont représentées, S titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue développee illustrant quatre phases de la marche pedestre. La fig. 2 est une coupe-elevation transversale, conforme à l'invention et en partie schématique, de la pièce prothétique pour l'articulation du genou. La fig. 3 est une elevation laterale vue sensiblement suivant la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe-élévation analogue à la fig. 2 illustrant une position différente des organes de la pièce prothétique. La fig. 5 est une coupe vue sensiblement suivant la ligne V-V de la fig. 4. La fig. 6 est une elevation laterale partielle d'une variante d'un dispositif à biellettes que comporte la pièce prothétique des figures precedentes. Les fig. 7 et 8 sont des coupes vues sensiblement suivant la ligne VII-VII de la fig. 2 d'un régulateur que comporte la pièce prothétique des figures précédentes. Pour faciliter la comprehension de la description qui suit, la fig. 1 illustre de manière schematique des positions caractéristiques des jambes au cours de la marche. Le personnage schematique illustré comporte une jambe naturelle A dessinée en traits pleins et une jambe artificielle B dessinée en traits doubles. Pour chaque jambe, la marche se decompose d'une manière génerale en une phase d'appui et une phase pendulaire. Dans la position Oi , la jambe naturelle A quitte le sol tandis que le pied de la jambe artificielle B prend appui au sol. Cela correspond au début de la phase pendulaire de la jambe naturelle A et au debut de la phase d'appui de la jambe artificielle B. Les flèches illustrent le pivotement en cours des jambes A et B. En &commat; , la jambe naturelle A n'est plus en appui au sol et se trouve dans la phase de flexion du genou, c'est-a- dire au debut du cycle de flexion de la phase pendulaire. La jambe artificielle B oscille alors autour du pied en phase d'appui. Dans cette position, le genou ne doit pas pouvoir flechir. Le schéma 0montre la jambe naturelle A pendant le cycle d'extension de la phase pendulaire. Le genou est encore légèrement plié mais le pied ne touche pas encore le sol. La jambe artificielle B est toujours en appui, le pied pivotant seul par rapport au sol. Dans la position g , la jambe naturelle prend appui au sol ; c'est la fin de la phase pendulaire et le debut de la phase d'appui, tandis que la jambe artificielle B cesse d'être en appui et amorce la phase pendulaire pour laquelle le genou doit commencer à plier dès lors que ladite jambe artificielle B cesse d'être en compression comme elle l'était pendant la phase d'appui. Pour permettre l'exécution des phases d'appui et pendulaire de la jambe artificielle B, la pièce prothétique de l'invention est prévue pour des sujets dont l'amputation est pratiquée, soit au niveau de l'articulation du genou, soit au-dessus de cette articulation. Comme l'illustre le dessin, en particulier la fig. 2, la pièce prothétique comporte un plateau 1 monté pour pouvoir tourner autour de son axe médian 2 qui apparait plus particulièrement à la fig. 4 bien que celle-ci illustre une position qui ne peut que rarement etre atteinte. Le plateau 1 est supporté par des paliers 3, de préférence à billes, formant à la fois palier de roulement et palier de butée. Les paliers sont supportés dans un bloc 4 qui comporte un doigt de verrouillage à ressort 5 pour immobiliser le plateau 1 par rapport au bloc 4 dans une position appropriée pour un manchon 6 d'enveloppement de la base du moignon. Le plateau 1 est réalisé pour être aussi mince que possible et ne faire que peu ou pas saillie par rapport à l'articulation C2. Le doigt de verrouillage 5 est reglable au moyen d'un bouton 7 pour faire varier l'angulation de la pièce prothétique par rapport au moignon. Le bloc 4 ci-dessus est articulé dans un plan sensiblement horizontal autour d'un axe C2 qui s'étend entre les branches 8a, 8b (fig. 2 et 5) d'une chape 8 articulée sur un axe C4 supporté par le corps 9 de la pièce prothétique. Le bloc 4 supporte, par ailleurs, un axe C1 relié par une biellette 10 a un axe C3 également porté par le corps 9. Les jeux de bielles decrits ci-dessus délimitent un quadrilatère déformable assurant un pivotement complexe du plateau 1 par rapport au corps 9 de la pièce prothetique de manière que la courbe suivie par le plateau 1 lors de la déformation du quadrilatère corresponde sensiblement au mouvement de pivotement et de coulissement de l'articulation d'un genou naturel. Le corps 9 est constitué par un élément tubulaire rigide à l'intérieur duquel est fixée une chemise 11 constituant un cylindre pour un piston 12 et qui est prolongée vers le bas par un manchon 13 qui est par exemple vissé comme illustré par la fig. 4. Un joint d'étanchéité 14 est prevu entre le manchon 13 et la chemise 11 pour former le fond 15 du cylindre que delimite la chemise 11. Le manchon 13 sert à la mise en place d'une pièce de jambe 16, par exemple tubulaire, (fig. 2), à l'extrémité de laquelle est montée une pièce prothétique de cheville et de pied 17. Une vis d'arrêt 18 ou autre organe analogue est prévu pour assurer le verrouillage de la pièce de jambe 16 et son reglage en angulation. La fig. 4 montre de façon claire que la chemise 11 presente au voisinage de sa partie haute un épaulement 19 pour le centrage d'une cuvette 20 monté de façon étanche par exemple par vissage avec interposition d'un joint 21. La cuvette 20 forme la partie haute d'un cylindre 29 qui communique par un orifice haut 22 et un orifice bas 23 avec un dispositif de reglage 24 (fig. 2 et 7, 8) qui est décrit en détail dans ce qui suit. La cuvette 20 délimite un fourreau 25 dans lequel est disposé une douille a billes 26 ou analogue pour le guidage axial sans jeu d'une tige de piston 27 à laquelle est fixé un piston 28 déplaçable à l'intérieur du cylindre 29 délimité par la chemise 11. De façon connue, le piston 28 est muni de garnitures d'étanchéité 30. La tige du piston 27 est engagee dans une coiffe 31 servant de butée a un ressort de compression 32 prenant appui contre le dessus de la cuvette 20 et guidé par le fourreau 25. Une membrane deformable 33 est disposée entre la paroi interne du corps 9 et la coiffe 31 pour isoler la douille à billes 26 de toutes souillures pouvant provenir du jeu de bielles décrit dans ce qui précède et de manière que cette douille a billes puisse eventuellement etre lubrifiée et qu'elle soit de toute manière protegee de même que la tige de piston. La coiffe 31 est articulée sur un axe C5 monte au pied d'une bielle 34 dont la tete est articulée sur un axe C6 porté par une extrémité du bloc 4. Le ressort de compression 32 tend a pousser vers le haut la coiffe 31 pour l'amener dans la position illustree par la fig. 2, ce qui a pour effet d'amener le piston 12 à la partie superieure du cylindre 29 et tend à maintenir le bloc 4 dans la position pour laquelle le manchon 6 du maintien du moignon est sensiblement vertical. Dans cette position, le bloc 4 prend appui contre une butee 35 constituée par une traverse reliant deux bras de la bielle 10. Une garniture souple 36 (fig. 2) est prevue en regard de la butee 35 sous le bloc 4 pour eviter tout bruit de choc lors du fonctionnement de la pièce prothétique. I1 est important, lors du fonctionnement de la pièce prothétique, que le mouvement d'angulation entre la cuisse et la jambe, puisse etre interrompu dès lors que la jambe comportant la pièce prothétique, commence à etre en appui pour éliminer tout risque que la jambe se dérobe. Les fig. 2, 3 et 4 illustrent un mode de realisation permettant l'obtention de ce résultat. La chape 8 est munie sur son dessous d'anneaux élastiques 37 entourant des tubes 38 pouvant coulisser dans des douilles 39 reliées par un voile 40. Le voile 40 est muni à sa base d'une partie de friction 41 destinée a coopérer avec un segment de friction 42 porté par un rouleau 43 relié au moyen de paliers 44, de préférence à billes, à l'axe C4. Le segment de friction 42 est de préférence souple pour ne pas provoquer de bruits. Comme le montre la fig. 5, lorqu'une pression suivant la flèche F1 est exercee sur la chape 8, celle-ci est transmise par les anneaux elastiques 37 au voile 40 et, par consequent, la partie de friction 41 qui serre alors le segment de friction 42, ce qui empeche la rotation du rouleau 43 sur l'axe C4 et arrête, par consequent, le mouvement de pivotement en cours. Dès que la pression cesse, les anneaux elastiques 37 libèrent la partie de friction 41 du segment de friction 42 par coulissement des tubes 38 dans les douilles 39. Les differentes pieces se retrouvent alors dans la position illustrée, en particulier par les fig. 2 et 5. La fig. 6 illustre une variante selon laquelle l'axe C3 n'est pas porté directement par le corps 9 mais est articulé à la tete de bielles 45 portées par un axe C7. Les bielles 45 sont poussées par un ressort 46 disposé dans le corps 9 et le pied des bielles 10 forme des surfaces de friction destinées à coopérer avec un segment de friction 47 formé par le corps 9. Au moins le segment de friction 47 est avantageusement légèrement souple. On voit par ce qui précède qu'une force exercée suivant la flèche F1, c'est-a-dire tendant à mettre la jambe en appui, a pour effet d'amener le pied de bielle 10 contre le segment de friction 47, ce qui empêche tout pivotement ultérieur de la bielle 10 par rapport au corps 9, c'esta-dire que le meme résultat est obtenu que celui décrit cidessus en référence à la fig. 5. Le mouvement de pivotement complexe du dispositif d'articulation à quadrilatère déformable décrit dans ce qui précède doit, d'une part, être amorti et, d'autre part, son retour en position initiale pour laquelle la jambe artificielle est dans sa position d'élongation maximale en fin de phase pendulaire doit pouvoir être exécuté de façon plus ou moins rapide. Cela est obtenu par le dispositif de réglage 24 qui est constitué par un corps de vanne comportant une tubulure 48 communiquant avec l'orifice haut 22 et une tubulure 49 communiquant avec l'orifice bas 23. La tubulure 48 mène à un clapet anti-retour 50 tandis que la tubulure 49 mène à une chambre 51 contenant un pointeau de réglage 52 actionnable par une molette à came ou un curseur 53 accessible depuis l'extérieur de la pièce prothétique. La tubulure 49 communique aussi avec la chambre d'un clapet anti-retour 57 contrôlant la circulation dans un canal 58 communiquant par les pointeaux 52 et 55 avec les chambres 51 et 54. La tubulure 48 communique de son coté avec une chambre 54 contenant un pointeau de réglage 55 manoeuvrable par une molette à came ou un curseur 56 également accessible depuis l'extérieur de la pièce prothétique. Lors de la flexion de l'appareil prothetique, c'està-dire pour passer de la position illustrée à la fig. 2 vers la position extrême illustrée à la fig. 4, pendant la phase pendulaire de la marche, le ressort 32 est comprimé de sorte que du fluide passe par l'orifice bas 23 et est conduit comme illustré par la fig. 8 dans la tubulure 49. Le clapet anti-retour 57 oblige le fluide à passer par la chambre 51 puis à soulever le clapet anti-retour 50 pour etre amené par la tubulure 48 à l'orifice haut 22 au fur et à mesure de la descente du piston 12. En agissant sur la molette 53, on règle la position du pointeau 52 et, par conséquent, la vitesse à laquelle la pièce prothétique peut pivoter. Reciproquement, lorsque la pièce prothetique pivote dans le sens de l'extension, le fluide est refoule par l'orifice 22 et est conduit comme le montre la fig. 7 par la tubulure 48 à la chambre 54 contrôlée par le pointeau 55, luimeme commande par la molette ou curseur 56. Selon la position de la molette ou curseur 56, le pointeau 55 obture plus ou moins le passage vers le canal 58 et le clapet anti-retour 57 de sorte qu'on agit également sur la vitesse d'extension. Des billes de verrouillage 59 ou autres organes analogues coopèrent avec chacune des molettes ou curseurs 53, 56 pour les maintenir dans la position de réglage choisie. Le dispositif decrit dans ce qui precede peut etre realisé pour fonctionner par voie pneumatique ou hydraulique au choix de l'homme du metier, de même les dispositifs à pointeau peuvent être remplacés par d'autres mécanismes de régulation connus de la technique. Le fait que l'ensemble des pièces mécaniques est disposé au-dessus de la cuvette 20 a pour effet que le cylindre 29 ne contient que le piston 12, ce qui permet que toute la section et la hauteur du cylindre soient prises en considération pour la détermination des effets d'amortissement recherchés. L'invention n'est pas limitée aux exemples de realisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportees sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Pièce prothetique pour l'articulation du genou dans laquelle un jeu de biellettes délimite un quadrilatère déformable entre un bloc (4) relié à un manchon d'emboitement d'un moignon de cuisse et un corps (9) formant pièce de jambe et contenant un amortisseur à fluide relie par une tige de piston à une biellette de contrôle du mouvement du bloc, caractérisee en ce que la tige de piston (27) est guidee à l'intérieur du corps (9) par une douille à billes maintenue dans un fourreau centré dans le corps (9) par une cuvette servant d'appui à un ressort de compression (32) tendant à soulever une coiffe (31) portée par l'extrémité de la tige (27) du piston (28) déplaçable dans un cylindre (29) délimité en dessous de ladite cuvette (20), ledit cylindre communiquant à sa partie haute et à sa partie basse par des orifices (22, 23) avec des tubulures d'un dispositif de reglage de debit de fluide. 2 - Piece prothétique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le quadrilatère deformable comporte des parties (10, 41) de friction et des segments (42, 47) cooperants pour bloquer l'articulation à biellettes dans une position angulaire quelconque en dépendance d'une pression d'appui exercée sur la pièce prothetique. 3 - Pièce prothétique suivant l'une des revendications 1 ou 2, caracterisee par une membrane déformable reliant la coiffe (31) de la tige de piston (27) au corps (9) pour isoler ladite tige de piston et la douille à billes assurant seule le guidage de cette tige de piston. 4 - Pièce prothetique suivant l'une revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les segments de friction comportent une partie souple. 5 - Pièce prothetique suivant l'une revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'une des bielles du quadrilatère deformable est articulée entre deux axes (C2 et C4) por tes respectivement par le bloc relié au manchon d'emboltement de moignon et au corps (9) et comporte des tubes (38) coulissant dans des douilles (39) portant un voile formant une partie de friction (41) en regard d'un segment de friction (42) entourant l'axe (C4), ledit voile étant déplaçable contre l'action élastique d'anneaux élastiques (37) interposes entre ce voile et une chape (8) formant une partie de ladite bielle. 6 - Pièce prothétique suivant l'une des revendications 1 à 4, caracterisee en ce que l'une des bielles du quadrilatère deformable est portee par une bielle pivotante (45) poussée par un ressort (46) maintenant le pied de la bielle (10) du quadrilatère déformable en regard d'un segment de friction (47) de sorte qu'une force de pression exercee sur ledit quadrilatère deformable amène ledit pied de la bielle (10) contre ledit segment de friction (47). 7 - Pièce prothetique suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les orifices haut (22) et bas (23) du cylindre (29) dans lequel coulisse le piston (28) dont la tige est guidée dans la douille à billes (27) communiquent respectivement avec des tubulures (48, 49) d'un dispositif de reglage comportant deux organes de réglage manoeuvrables indépendamment depuis l'extérieur pour modifier la vitesse de deplacement du piston (29) lors du mouvement correspondant à la flexion et du mouvement correspondant à l'extension de la pièce prothétique. 8 - Pièce prothétique suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le réglage est assuré par des molettes ou curseurs verrouillables accessibles de l'extérieur et commandant des pointeaux de réglage. 9 - Pièce prothetique suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le bloc (4) relié aux bielles formant un quadrilatère déformable est muni sur son dessus d'un plateau tournant (1) et d'un doigt de verrouil lage (5) pour modifier la position angulaire du manchon de moignon (6), le niveau du plateau tournant etant voisin de celui de l'articulation que forme un axe (C2) du bloc (4). 10 - Pièce prothetique suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le corps (9) comporte interieurement une chemise (11) délimitant le cylindre (29) et un épaulement de centrage (19) de la cuvette (20) formant un fourreau (25) pour le guidage de la douille à billes (26) et le centrage du ressort de compression (25) interpose entre le fond de la cuvette (20) et la coiffe (31) reliée au corps (9) par la membrane déformable (33). 11 - Piece prothétique suivant l'une des revendications 1 à 10, caracterisee en ce que la base de la chemise (11) est munie d'un manchon (13) comportant au moins une vis d'arrêt (18) pour une pièce de jambe (16) munie d'une pièce prothetique (17).