Comme nous le constatons trop souvent, un traitement considéré comme à la pointe de la pratique médicale actuelle peut entraîner des problèmes futurs pour le patient. Les dispositifs médicaux et les traitements biotechnologiques peuvent résoudre le problème de santé immédiat et peut-être sauver la vie du patient, mais des complications imprévues ou des limitations du cycle de vie technologique peuvent nécessiter un traitement médical ou une réparation ultérieure.
C'est le cas des patients ayant subi une arthroplastie totale de la hanche (ATH), qui au fil du temps peut entraîner une ostéolyse. La dégradation osseuse de ce type a été identifiée comme l'effet indésirable à long terme le plus important associé à l'ATH lors de la conférence de consensus des National Institutes of Health sur les arthroplasties totales de la hanche. L'incidence de l'ostéolyse périprothétique dans de nombreuses études est supérieure à la somme de toutes les autres complications. Dans le registre suédois des arthroplasties totales de la hanche, l'ostéolyse représentait plus de 75 % des patients subissant une chirurgie de révision de la hanche.
Traitement actuel de l'ostéolyse
La dégradation osseuse est un problème grave au niveau de la cavité de la hanche car elle provoque le desserrage de la cupule de l'implant, ce qui rend la hanche instable. La marche devient difficile et les chutes sont particulièrement graves, car de nombreuses personnes dans cette population de traitement sont âgées. Dans de nombreux cas, une intervention chirurgicale de révision est nécessaire.
L'ostéolyse survient généralement en raison de l'usure de la doublure en polyéthylène de l'implant de hanche, qui libère des particules entraînant une perte osseuse. Dans le traitement moins invasif de l'ostéolyse, les chirurgiens utilisent traditionnellement des outils rigides pour débrider la lésion résultante. Cependant, avec ces instruments inflexibles, les lésions de forme complexe représentent environ 50 % des cas et ne sont pas complètement traitables.
Recherche et développement en ingénierie à l'université Johns Hopkins
Des chercheurs du laboratoire de détection informatique et de robotique du département de génie mécanique de l'université Johns Hopkins cherchent à remplacer la chirurgie de révision de la hanche par une procédure combinant des capteurs de forme avancés et la robotique. L'objectif principal est d'étendre les zones de l'articulation de la hanche qui peuvent être atteintes afin de retirer les lésions pour une solution de réparation moins invasive et d'augmenter le nombre de cas traitables.
Le robot est une structure tubulaire de 35 mm de long avec un diamètre intérieur de 6 mm. Sa flexibilité permet de le plier en C vers la droite ou la gauche, et même de le plier en S. Une lumière de 4 mm à l'intérieur est utilisée pour faire passer les outils pour le processus de débridement, ainsi que pour aspirer le matériau retiré. L'utilisation d'un outil flexible entraîne la complication du contrôle du robot. Shahriar Sefati, candidat au doctorat qui travaille sur la prochaine phase de développement, explique : « Cela devient délicat lorsque vous souhaitez réaliser de grandes courbures. 137 degrés de courbure dans le robot flexible, c'est beaucoup, donc la partie importante maintenant, c'est la nécessité de contrôler le robot. »
Shahriar et l'équipe du LCSR ont réalisé que des capteurs spécialisés étaient nécessaires pour déterminer où se trouve le robot et comment sa forme est configurée en temps réel pendant l'opération de réparation. Deux canaux du serpent ont été désignés pour de minuscules capteurs de forme à fibre optique, ce qui a nécessité une fabrication de haute précision. La précision étant essentielle, Shahriar s'est tourné vers Potomac pour créer des encoches de 150 microns de diamètre dans le fil Nitinol requis par la structure.
Micro-usinage laser de minuscules structures en nitinol
Étant donné que Potomac a travaillé sur des alliages à mémoire de forme tels que le Nitinol pour de nombreux clients du secteur des dispositifs médicaux au fil des ans, nous avons clairement compris l’interaction laser-matériau requise pour ce travail. Comme l’a mentionné Shahriar, la précision était importante pour plusieurs raisons. Les encoches de 150 microns de diamètre devaient maintenir la tolérance sur la longueur de 35 mm de la structure. De plus, ajoute-t-il, « la précision de ces petites pièces était importante car l’ensemble de l’assemblage devait bien s’assembler. »
Les lasers de Potomac peuvent produire des tailles de spot aussi petites que 1 micron, ce qui a facilité la production d'un diamètre de 150 microns. Cependant, notre expertise dans la fabrication de pièces de haute précision et le respect de tolérances strictes est le résultat d'un montage, d'un outillage, d'un contrôle du faisceau laser et d'autres compétences de fabrication avancées et sophistiquées. Le micro-usinage laser combine de nombreux processus pour créer de petits dispositifs tels que ceux requis pour le capteur de forme du robot décrit ici.
Bien que nous aimions fabriquer des pièces et des appareils pour nos clients dans tous les secteurs, de la biotechnologie aux appareils médicaux et des écrans aux produits de consommation, il est particulièrement satisfaisant de travailler avec des groupes tels que le Laboratoire de détection informatique et de robotique pour améliorer les soins de santé pour l'humanité.
