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La conception et la fabrication de prothèses hydrauliques imprimées en 3D permettent de réduire les coûts et les délais de 76 % et 90 % respectivement par rapport aux méthodes traditionnelles.

Stratasys Ltd., le fournisseur de solutions d’impression 3D et de fabrication additive, a annoncé que sa technologie d’impression 3D PolyJet multi-matériaux et multi-couleurs avait permis à Ben Ryan, fondateur de la société Ambionics, de créer une prothèse hydraulique imprimée en 3D totalement fonctionnelle pour Sol, son fils de deux ans.

Les recherches effectuées par Ben Ryan sur le développement des enfants portant une prothèse l’on conduit à concevoir un modèle unique mieux accepté par les plus jeunes. Cette innovation sans précédent dans le secteur médical a permis de concevoir et de produire une prothèse hydraulique imprimée en 3D en réduisant les coûts et les délais de production de 76 % et 90 % respectivement, par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles. Cette avancée essentielle permet une utilisation des prothèses à un stade plus précoce du développement.

Lorsque Sol, le fils de Ben, est né en mars 2015, des complications se sont soldées par l’amputation de son avant-bras gauche. Ayant conservé quelques centimètres de son avant-bras, Sol aurait dû attendre trois ans pour obtenir une prothèse myoélectrique de la NHS* ou une année pour une prothèse esthétique non fonctionnelle. Constatant chez son fils une perte de réactivité et d’acceptation de son bras gauche, Ben a décidé d’agir.

Ayant entrepris des recherches approfondies sur le développement des bébés, Ben a constaté que les niveaux élevés de rejet survenaient lorsque la prothèse était installée après l’âge de deux ans. Par contre, une installation précoce de dispositifs fonctionnels favorise l’acceptation d’une prothèse tout au long de l’enfance. Selon une autre étude, les enfants équipés avant l’âge de deux ans présentaient un taux d’acceptation de leur prothèse motorisée plus élevé que ceux qui l’étaient après deux ans. Sachant tout cela, Ben a tout d’abord conçu un bras en mousse pour son fils, puis une prothèse hydraulique qui permet à Sol de bouger son pouce.

Ben a conçu et créé sa prothèse de bras hydraulique imprimée en 3D sur l’imprimante 3D Connex de Stratasys. Il a commencé par travailler avec des prototypes, pour imprimer en 3D des actionneurs flexibles et une unité de répartition de la puissance (un soufflet hélicoïdal à double effet ou SHDE) pour la prothèse. Selon Ben, l’unité SHDE permet au porteur d’ouvrir et de fermer le pouce en mode manuel ou assisté (avec de l’air comprimé ou une pompe hydraulique et un réservoir), mais la préhension manuelle reste possible en cas de panne du dispositif d’assistance.

Selon Ben, « le succès de mon mécanisme SHDE breveté tire parti des capacités avancées de l’imprimante Connex de Stratasys : la possibilité de combiner des matériaux rigides et flexibles en une seule impression a été cruciale pour le succès du projet ». « Nous avons eu la chance de pouvoir disposer de cette technologie pour imprimer en 3D un prototype de bras très rapidement et à moindre coût. En fondant Ambionics, mon but est d’éviter à d’autres enfants avec des problèmes similaires de faire face aux délais et contraintes liés à la fabrication des prothèses traditionnelles ».

Pour concevoir la prothèse, Ben a utilisé le logiciel Autodesk Fusion 360.

« Il s’agit d’un projet totalement innovateur et très ambitieux, et la collaboration avec Ben a été passionnante », déclare Paul Sohi, un spécialiste de la conception de produit chez Autodesk. « C’est incroyable de voir comment, sans aucune expérience dans la conception de produits, Ben a été capable d’acquérir les connaissances suffisantes pour créer un dispositif qui aidera non seulement son fils Sol, mais aussi, à travers Ambionics, d’autres enfants qui se trouvent dans une situation similaire ».

La prothèse hydraulique imprimée en 3D est non seulement plus légère que les solutions myoélectriques traditionnelles, mais elle est alimentée par le corps et permet aux jeunes enfants de s’habituer à leur « bras » à un stade plus précoce. La capacité de fonctionner sans recourir à des dispositifs électroniques ou à des batteries est une réussite propre à la conception d’Ambionics et réduit les risques de lésion.

De la numérisation du bras à la prothèse portable en cinq jours seulement

Alors qu’il faut à la NHS 11 jours pour convertir le moulage en plâtre du bras en prothèse portable, Ben Ryan n’a mis que cinq jours pour fabriquer la sienne. Grâce à la possibilité de conserver un fichier de la numérisation, la copie électronique facilite la production des prothèses au moyen de l’impression 3D.

« La quasi-totalité de la prothèse est imprimée en 3D », ajoute Ben Ryan. « Les matériaux d’impression 3D solubles et de type caoutchouc de Stratasys ont rendu possibles la production et l’utilisation des unités SHDE. Les cavités internes sont complexes et il aurait été impossible de retirer le matériau de support par des moyens mécaniques. Les matériaux doivent être robustes, mais aussi assez flexibles pour transmettre la pression permettant d’opérer la préhension ».

En brevetant sa technologie SHDE intégrée à la prothèse, Ambionics souhaite proposer ce service aux prestataires de soins de santé dans le monde entier. La société poursuit ses recherches et ses essais sur le développement des bébés équipés de prothèses. Elle a lancé une campagne de crowdfunding le 1er mars pour réaliser des tests d’utilisation de l’équipement médical, indispensables avant d’obtenir l’autorisation de commercialisation du produit.

« Cette histoire illustre la capacité de l’impression 3D à améliorer la qualité de vie en surmontant les barrières traditionnelles de la fabrication en faible volume », affirme Scott Rader, directeur général des solutions pour le secteur de la santé chez Stratasys.. « Nous continuons à soutenir les innovateurs comme Ben et à les aider à démocratiser la personnalisation des prothèses », ajoute-t-il pour conclure.

http://www.stratasys.com/