Brevet FR2745488A1 — publié le 19970905

La présente invention concerne le domaine des prothèses externes conçues pour reconstituer ou remplacer un organe naturel défaillant et elle vise, plus spécifiquement, le domaine des prothèses de pied considérées dans le sens fonctionnel complet, c'est-à-dire incluant l'articulation de la cheville à laquelle appartiennent à cette fin les épiphyses distales du tibia et du péroné. Le besoin de pouvoir compenser l'absence d'un pied naturel s'est déjà fait sentir depuis de nombreuses années et un grand nombre de propositions ont été formulées dans ce sens. Les premières propositions ont simplement consisté à remplacer le pied naturel par une prothèse rigide, par exemple en bois, qui ultérieurement a été munie d'une articulation visant à assumer les fonctions de la cheville. Ensuite, des propositions plus élaborées ont été formulées en faisant intervenir des structures en forme de lame de ressort, destinées à être enrobées dans une masse réhabilitatrice en élastomère ou analogue. Un exemple d'une telle technique est, entre autres, illustrée par le brevet US 4.959.073. Quels que soient les matériaux utilisés pour réaliser de telles structures, il s'est rapidement avéré qu'elles présentaient un avantage de restitution de travail emmagasiné lors de la marche et pouvaient être qualifiées de réactive ou de dynamique, mais qu'en réalité, il convenait de les réaliser sous différents modèles, de manière à pouvoir adapter leurs caractéristiques de réactivité. En procédant de la sorte toutefois, de telles prothèses devenaient alors d'un prix de revient incompatible avec les objectifs généralement pris en compte pour appareiller les handicapés. Par ailleurs, de telles prothèses ne sont pas réputées pour procurer une stabilité latérale convenable et posent des problèmes d'appui en cas de marche sur des sols plus ou moins en dévers ou irréguliers. On conçoit qu'un tel inconvénient est de nature quasiment rédhibitoire pour les handicapés. La technique antérieure a connu une autre proposition visant à réaliser la structure à partir d'une semelle sur laquelle se trouve adaptée une armature sensiblement en C, dont la partie centrale ou âme est dirigée vers l'avant. L'une des branches est liée à la semelle de manière que la partie centrale en C se trouve sensiblement située à environ un tiers de l'extrémité avant de la semelle et la seconde branche est destinée à porter des moyens de liaison avec un pylône. Une telle technique peut être illustrée par le brevet francais 88-16573 (2.640.499). Dans une telle proposition, l'armature en C est, semble-t-il, prévue pour assumer une fonction de ressort favorisant une certaine souplesse d'attaque qui est complétée par l'interposition d'une masse élastique entre les deux branches de l'armature. Si, par de tels moyens, l'amortissement de l'impact du talon peut être assuré, le caractère réactif qui est recherché et que l'on est en droit d'attendre, ne prend pas en compte les différentes séquences de la marche. Le premier inconvénient devant être noté est celui de la situation au tiers antérieur de la partie de l'armature en C responsable de la flexion. Une telle position ne correspond pas à un enroulement, un déroulement et une flexion naturelle autour des axes d'articulation de la cheville naturelle. Par ailleurs, la réaction de la masse élastique, lors de l'allégement et du déroulement avec décollement du talon, tend à produire l'écartement relatif ou l'ouverture de la branche supérieure de l'armature et retarde d'autant la fonction de flexion qui devrait normalement intervenir par l'intermédiaire de la semelle pour correspondre au déroulement entretenu naturellement par le déplacement relatif entre les métatarses et les orteils. De tels inconvénients ne sont pas de nature à produire un confort optimal et ne permettent pas d'envisager d'appareiller un handicapé pour la marche normale et/ou la pratique d'exercices physiques, voire sportifs, faisant intervenir des impacts au sol plus forts, des déroulements plus rapides et des enroulements de métatarses plus amples. La technique ci-dessus peut être illustrée encore par le modèle d'utilité allemand G 93 15 665.0 qui préconise une structure prothétique de sensiblement même configuration avec une différence tenant à la liaison entre la branche inférieure de l'armature de cheville en C et la lame. Contrairement à l'enseignement de la demande française précédente, la branche inférieure de l'armature n'épouse que sur une faible longueur la surface supérieure de la semelle dont la partie cambrée et contre-coudée peut disposer d'une plus grande liberté. Une telle proposition peut être estimée recéler un inconvénient majeur quant à la fiabilité de réactivité dans le temps. En effet, l'armature en C par sa conformation et la longueur des branches semble recéler une grande faculté de flexion de sorte qu'un difficile compromis doit être recherché entre cette faculté et celle de déformation élastique de la semelle de manière à pouvoir disposer de caractéristiques de réactivité et d'amortissement qui soient en relation pour chacune des pièces avec les différentes phases successives de la marche, soit l'impact du talon, la pose de la plante, le déroulement du pied et le délestage. Or, il peut être estimé que les quatre phases ci-dessus font intervenir en premier lieu une caractéristique fonctionnelle principalement attachée à l'armature de cheville puis en second lieu une caractéristique fonctionnelle résultant de la mise en service de la semelle. Les expérimentations qui ont été effectuées sur la base d'une telle structure n'ont justement pas permis de répondre aux exigences ci-dessus. L'objet de l'invention est de proposer des perfectionnements aux prothèses réactives de pied du type de celles relevant de la technique ci-dessus, perfectionnements qui sont conçus de manière à procurer des caractéristiques d'amortissement d'impact du talon, de flexion, de déroulement réactif, de délestage et de stabilité transversale qui soient à même de donner au sujet appareillé une démarche naturelle lui permettant de se livrer, bien qu'appareillé, à la pratique de la marche normale ou d'exercices physiques et sportifs plus intenses. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la prothèse réactive de pied est caractérisée en ce que - la semelle est constituée par une lame déformable élastiquement, possédant une surface inférieure de forme générale convexe et offrant, en partie terminale arrière et sur sa face supérieure, un siège d'appui et d'ancrage - l'armature de cheville est constituée par un segment tubulaire cylindrique présentant une fente axiale dans sa paroi périphérique, fixé sur le siège pour que la fente soit orientée vers l'arrière de la lame et portant à l'opposé de celle-ci une noix de liaison et de réglage avec un prolongement tibial. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation prise dans le plan sagitttal de la prothèse. La fig. 2 est une vue en plan, à échelle réduite, correspondant sensiblement à la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue en plan prise, à plus petite échelle, selon une ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une vue en plan d'une variante de réalisation de l'élément selon la fig. 3. La fig. 5 est une coupe-élévation dans un plan sagittal d'une variante de réalisation de la prothèse. La fig. 1 illustre la prothèse selon l'invention destinée à être incorporée à un enrobage ou à une enveloppe cosmétique 1 en toute matière appropriée et qui peut être considéré comme habituel dans la technique des prothèses de pied. Un tel enrobage a pour vocation de représenter une prothèse définitive définissant une cheville 2, un pied 3 proprement dit matérialisant un talon 4 et une plante 5. La prothèse réactive de pied conforme à l'invention comprend une semelle 10 réalisée sous la forme d'une lame ou d'un ressort-lame capable d'offrir une certaine faculté de déformation élastique. La semelle 10 peut être réalisée en de nombreux matériaux différents à même de répondre à cette exigence. Il apparaît qu'une réalisation donnant de grandes satisfactions fait intervenir une structure à base de fibres de carbone imprégnées et noyées dans une matrice de résine polymérisée. Une telle réalisation ne doit pas être considérée en tant que telle comme relevant du domaine de l'invention car la formation de produits en forme à partir de nappes successives de fibres de carbone tissées alliées à une matrice de résine relève certainement de la technique connue dans des domaines d'applications voisins. La semelle 10 est réalisée pour présenter en plan, tel que cela est illustré par la fig. 2, une forme de préférence asymétrique reprenant la conformation du contour général plan d'un pied droit ou gauche comprenant un axe longitudinal A-A' correspondant au plan sagittal de la coupe selon la fig. 1. Il doit être considéré qu'une conformation de lame symétrique par rapport à l'axe A-A' pourrait aussi être envisagée sans sortir du cadre de l'invention. La lame 10 est réalisée, en outre, pour présenter une conformation générale lui donnant une courbure ou convexité en relation avec sa face 10a inférieure. Une telle courbure ou convexité peut être conférée par un rayon de courbure R constant ou variable par rapport à un centre O ou encore par une combinaison d'un tel rayon avec déplacement dudit centre. La lame 10 est également réalisée pour comporter une partie terminale arrière 11 et une partie terminale avant 12 entre lesquelles l'épaisseur de la lame décroît progressivement depuis la partie arrière 11. La lame 10 est en outre réalisée pour que la partie terminale arrière 11 présente, en retrait d'une butée 13, un siège 14 d'appui et d'ancrage dont la finalité apparaît dans ce qui suit. Le siège 14 est plus particulièrement offert par la face supérieure 10b de la lame 10 et peut avantageusement résulter d'une conformation locale 15 représentant une cambrure ou une courbure centrée sur un axe O'. De préférence, la partie terminale 11 incluant la butée 13 et la conformation locale 15 présente une épaisseur sensiblement constante alors que la décroissance d'épaisseur mentionnée précédemment prend naissance à partir du siège 14 en direction de la partie antérieure 12. La prothèse réactive de pied comprend, par ailleurs, une armature de cheville 20 qui est liée à la lame 10 par appui et ancrage sur ou dans le siège 14. L'armature de cheville 20 est constituée par un segment tubulaire cylindrique 21 avantageusement réalisé en matériau composite pour disposer de caractéristiques de résistance, de flexibilité et de légèreté. Un tel matériau composite est avantageusement aussi constitué à partir de nappes successives de fibres de carbone alliées à une matrice de résine polymérisée. Le segment tubulaire cylindrique 21 présente dans sa paroi périphérique, qui est de préférence d'épaisseur constante, une fente de grande largeur 22 conférant audit segment et en section droite transversale sensiblement la forme d'un C ouvert pouvant être considéré comme comportant une plage angulaire ae représentant une première branche 23, une seconde plage angulaire fl définissant une seconde branche 24 et une troisième plage angulaire y représentant une âme 25. Le segment tubulaire cylindrique 21 est lié au siège 14 de manière que son axe longitudinal de révolution soit placé sensiblement sinon purement horizontalement en coincidence avec le centre O' et de telle sorte que la fente 22 soit orientée vers l'arrière. Ces conditions sont réunies en assurant la liaison du segment tubulaire cylindrique 21 par l'intermédiaire de la branche 24 avec le siège 14 au moyen d'un ancrage 26 démontable de préférence, mais non exclusivement, dont la direction est choisie radiale et concourante au centre O'. La direction de l'ancrage 26 est de préférence choisie pour faire, avec une direction verticale D passant par l'axe O' un angle 0 compris entre 35' et 45 et de préférence égal ou voisin de 40'. Ainsi que cela ressort de la fig. 1, la position d'adaptation, en raison des caractéristiques constructives décrites ci-dessus, conf'ere à l'armature 20 une position de liaison en relation avec la partie terminale arrière 11, cette position étant largement postérieure par rapport aux dispositions structurelles de prothèses de pied généralement enseignées par la technique antérieure. Selon une autre disposition, la liaison entre le segment tubulaire cylindrique 21 et la lame 10 est effectuée de telle sorte que dans un état d'appui de la prothèse sur un plan tel que P-P', le bord extrême 24' de la branche 24 définissant la fente 22 se trouve sensiblement situé dans un plan passant par l'axe O' et sensiblement horizontal. Le segment tubulaire cylindrique 21 est donc lié à la lame 10 par sa branche inférieure 24 alors qu'il est destiné à supporter par sa branche supérieure 23 une noix 30 de liaison et de réglages avec un prolongement 31 matérialisant la structure de jambe et, par exemple l'os porteur principal tel que le tibia de cette dernière. La noix 30 peut être réalisée de différentes manières de façon à permettre une orientation angulaire ou un réglage en site tel que sur une plage couverte par la flèche f1 et qui est destiné à offrir une possibilité d'orientation de la prothèse en équin ou en talus. La noix 30 est aussi prévue pour permettre un réglage d'azimut sur la direction D afin d'offrir, en fonction de la morphologie du sujet devant être appareillé, un réglage de l'axe A-A' en varus ou en valgus. Afin de respecter ces exigences, la noix de liaison 30 comprend une embase 31 apte à coopérer avec la surface extérieure de la périphérique de la branche 23 sur laquelle elle peut être immobilisée par l'intermédiaire d'une vis 33 traversant un coin d'appui 34 et une lumière oblongue 35 (fig. 3) qui est pratiquée dans un plan médian transversal de la branche 23 et/ou du segment 21. La vis 33 permet d'immobiliser l'embase 31 dans une position comprise dans la plage angulaire fl. La vis 33 peut aussi être mise à profit pour être vissée dans un prolongement tubulaire 36 centré par un pilote cylindrique 37 dans un lamage complémentaire 38 offert par le dessus de l'embase 32. Par ce moyen, le desserrage de la vis 33 procure un degré de liberté relatif entre l'embase 32 et la branche 23 autorisant un réglage en site et un autre degré de liberté sur la direction D entre le prolongement 36 et l'embase 32 autorisant un réglage relatif en azimut. Le serrage de la vis immobilise simultanément les pièces constituves de la noix dans une position relative stable et convenablement déterminée sur la branche 23. La prothèse selon l'invention comprend, par ailleurs, soit sur le bord 24' de la branche 24, soit sur le bord 23' de la branche 23, un amortisseur de choc 40 destiné à coopérer avec le bord homologue libre en regard duquel il est situé dans des conditions de fonctionnement qui sont décrites ci-après. Au sens de l'invention, le segment tubulaire 21 est, par ailleurs, équipé d'un lien non étirable 50 établi dans l'ouverture de la fente 22 en étant lié aux parties terminales des branches 23 et 24. Un tel lien non étirable 50 peut être réalisé en tout matériau approprié et, par exemple, être constitué par une sangle textile ou non. Dans une forme de réalisation telle qu'illustrée par la fig. 1, la prothèse est complétée par la présence d'un patin 60 et d'une talonnière 61 qui sont associés à la lame 10 en relation avec la surface O10a. Dans cet exemple, le patin 60 et la talonnière 61 peuvent être rapportés par collage. La talonnière 61 est avantageusement conformée de manière complémentaire à la partie terminale 13 pour disposer d'un ancrage structurel efficace mettant à profit la conformation locale de la lame 10 pour délimiter la butée arrière 13 et le siège 14. La prothèse décrite ci-dessus représente une structure légère particulièrement réactive en raison de la nature des matériaux constitutifs de la lame 10 et de l'armature 20, mais aussi de la forme particulière de la lame et du segment tubulaire 21. Une telle réactivité est également assurée par l'ancrage de l'armature 20 au niveau de la partie terminale arrière de la lame 10, ancrage qui lui confère des caractéristiques fonctionnelles favorisant une démarche naturelle. En effet, à l'attaque du talon par l'intermédiaire de la talonnière 61 ou encore du talon proprement dit de l'enveloppe 1, la structure tubulaire cylindrique 21 subit une contrainte ayant pour effet de tendre à la fermer par rapprochement des bords 23' et 24'. Il s'ensuit un abaissement de la structure de prothèse autour d'un axe très proche de l'axe physiologique de la cheville et dans le cas présent un tel axe se trouve matérialisé par l'axe O'. Il en résulte une attaque naturelle qui favorise une démarche souple facilitant les progressions notamment en descente et générant un déroulement naturel lorsque le développement et l'enroulement du pied succèdent à l'attaque talonnière. Ces phases successives se développent de façon souple par l'action de la lame 10 dont la grande longueur et le caractère continu de sa courbure dans le sens de l'enroulement favorisent la déformation élastique et la pose de la plante sur le plan d'appui pour amortir le transfert du poids du sujet. Dès que cette phase de mise à plat après enroulement est terminée, la marche fait intervenir la phase de déroulement qui se développe au niveau de la lame 10 qui est progressivement délestée en contrainte. Un tel délestage fait intervenir tout d'abord la restitution du travail emmagasiné par la structure tubulaire cylindrique 20 puis ensuite la combinaison de réactions structure-lame pour enfin se terminer par la seule réaction élastique de cette dernière dès lors que la sangle 50 se trouve de nouveau tendue. La combinaison des réactions élastiques successives procure une démarche souple et légère qui s'apparente à la démarche naturelle. D'une manière connue de l'homme de l'art, les caractéristiques constructives telles que longueur et épaisseur de la lame 10, épaisseur, diamètre et ouverture de la fente 22 du segment 21 sont déterminés en fonction des caractéristiques morphologiques du sujet à appareiller et notamment de son poids. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, la légèreté et la réactivité de la prothèse selon l'invention, de même que la position située largement en arrière de l'armature 20 par rapport à la lame 10 permettent de conférer des caractéristiques de marche confortables, souples et réactives procurant une sensation physique proche de la normale pour le sujet appareillé. Par ailleurs, la structure déformable que constitue le segment tubulaire cylindrique 21 offre, en raison de la présence de la fente 22, une possibilité de déformation en torsion relative de la branche 23 par rapport à l'âme 25, voire à la branche 24, de sorte que des mouvements de torsion du pied autour de l'axe de la jambe sont autorisés pour favoriser, par exemple, les mouvements d'inversion et d'aversion lors de la mise en charge du pied sur l'avant. Pour favoriser encore de tels mouvements, il peut être envisagé de réaliser le segment tubulaire 21 comme cela est illustré par la fig. 4. Cette figure montre que le segment 21 peut être défini par deux faces transversales non orthogonales par rapport à l'axe O' et notamment par deux faces en coupe transversale C1 et C2 qui soient convergentes de manière à conférer à la branche 23 une largeur sensiblement inférieure à celle de la branche 24. Dans un développement de l'invention illustré par la fig. 1, le patin 60 et la talonnière 61 sont formés directement par une enveloppe 1' qui délimite intérieurement un logement 70 apte à recevoir la lame 10, mais aussi le segment 21 en laissant subsister pour ce dernier un jeu fonctionnel évitant tout contact et frottement avec la partie de cheville 2' de l'enveloppe 1 lors des séquences fermeture-ouverture, extension et/ou torsion du segment tubulaire 21 et de la branche 23. Dans une telle réalisation, l'enveloppe 1' comporte une semelle 80 reliant la talonnière 61 et le patin 60 et le logement 70 présente alors pour la lame 10 une longueur supérieure à celle de cette dernière, de manière à disposer d'une plage de glissement 81 entre l'extrémité du logement 70 et le bord de la partie avant 12 de la lame 10. Dans une telle réalisation complémentaire, la talonnière 61 de l'enveloppe 1 est liée par une fixation 82 à la butée 13 de façon à immobiliser l'enveloppe 1 contre tout glissement dans le plan sagittal relativement à la lame 10. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Prothèse réactive de pied, du type comprenant une semelle cambrée (10) surmontée d'une armature de cheville (20) en forme de (C) déformable élastiquement, ouverte vers l'arrière et comportant deux branches dont l'une (24) est liée à la semelle et dont l'autre (23) sert à la liaison avec un prolongement tibial (31) caractérisée en ce que - la semelle est constituée par une lame déformable élastiquement, possédant une surface inférieure (10a) de forme générale convexe et offrant, en partie terminale arrière (11) et sur sa face supérieure, un siège (14) d'appui et d'ancrage - l'armature de cheville est constituéz par un segment tubulaire cylindrique (21) présentant une fente axiale (22) dans sa paroi périphérique, fixé sur le siège pour que la fente soit orientée vers l'arrière de la lame et portant à l'opposé de celle-ci une noix (30) de liaison et de réglage avec un prolongement tibial. 2. Prothèse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège (14) est formé par une partie (15) de la lame qui est cambrée en retrait d'une butée arrière (13). 3. Prothèse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est lié au siège par un ancrage (26) établi sur une direction générale radiale passant par l'axe longitudinal (O') dudit segment, un tel axe étant orienté horizontalement et orthogonalement à l'axe longitudinal (A-A') de la lame. 4. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est lié à la lame de manière qu'un plan passant par le bord inférieur de la fente (22) et par l'axe longitudinal (O') du segment soit sensiblement horizontal dans l'état d'appui à plat de la prothèse. 5. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est lié au siège par un ancrage (26) dont la direction générale radiale passant par l'axe longitudinal (O') dudit segment fait un angle 0 voisin de 40' avec une direction verticale passant par ledit axe. 6. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que segment tubulaire est fixé sur le siège de façon démontable. 7. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique est d'épaisseur constante. 8. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique est monté sur une lame (10) dont l'épaisseur à partir du siège (14) décroît en direction de l'extrémité avant (12) de ladite lame. 9. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est défini par des coupes transversales (Cl) et (C2) inclinées de façon convergente de sorte à conférer une largeur différente aux deux branches. 10. Prothèse selon la revendication 9, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est monté sur le siège (14) par la branche qui possède une plus grande largeur que la branche (23). 11. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique possède une fente (22) de grande largeur définissant les deux branches (23) et (24) qui sont reliées par un lien de tension non étirable (50). 12. Prothèse selon la revendication 1 à 11, caractérisée en ce que la fente (22) définit deux branches (23) et (24) dont le bord de l'un au moins est pourvu d'un amortisseur de choc (40) apte à coopérer avec le bord homologue de la seconde branche. 13. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est pourvu sur sa branche opposée à la lame d'une noix (30) comportant deux moyens de réglage respectivement en site et en azimut. 14. Prothèse selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le segment tubulaire cylindrique (21) est monté sur une lame qui est associée par sa face inférieure à un patin de pointe (60) et à une talonnière (61). 15. Prothèse selon la revendication 14, caractérisée en ce que le patin et la talonnière sont formés par la semelle (80) d'un enrobage ou d'une enveloppe comestique (19) dans laquelle la prothèse est logée. 16. Prothèse selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce que la talonnière est fixée sur la butée arrière (11) de la lame. 17. Prothèse selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que l'enrobage ou l'enveloppe cosmétique délimite pour la lame un logement dont la longueur est supérieure à celle de cette dernière.