Conception d'un alésoir acétabulaire à diamètre variable

Mérette, Jean-Sébastien (2007). Conception d'un alésoir acétabulaire à diamètre variable. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation	PDF Télécharger (78MB) | Prévisualisation
Prévisualisation	PDF Télécharger (11MB) | Prévisualisation

Résumé

Au Canada, 25124 arthroplasties de la hanche étaient réalisées en 2004-2005. Pour chacune de ces chirurgies, un temps considérable est consacré à l'alésage acétabulaire. Ce projet vise à améliorer l'instrumentation actuelle destinée à l'alésage acétabulaire afin de réduire le temps opératoire, le nombre de manipulations, les erreurs chirurgicales, les risques d'infection et le temps de stérilisation. Pour ce faire, l'approche méthodologique de la maison de la qualité a été employée. La collaboration des différents utilisateurs (chirurgiens, résidents, infirmiers(ères), représentants et personnel de stérilisation) permet d'identifier en détails leurs besoins.

Les caractéristiques critiques de la solution idéale sont définies en combinant les méthodes de Pareto, des effets cumulés et des « 3N ». Par la suite, une série d'étapes de génération d'idées sont réalisées et plusieurs concepts sont proposés. Une étude détaillée de tous les brevets existants et des demandes d'application pour brevets récemment déposées est réalisée.

Tous les concepts proposés sont évalués à l'aide de deux méthodes, soient la matrice de Pugh et la matrice de décision. Enfin, un concept optimal est proposé. Le concept final consiste en une lame centrale qui déplace huit autres lames, disposées en forme de croix. Cette lame centrale est activée par un système de poussoir inspiré d'un mécanisme de vis. L'outil se déploie sur la plage 44mm à 66mm. Lorsque la dimension d'alésage désirée est atteinte, un système de serrage fondé sur le principe des mors d'un étau, bloque les lames. Ce concept est validé par la fabrication d'un prototype fabriqué en ABS par prototypage rapide. Par la suite, des analyses de résistance sont effectuées par la méthode des éléments finis. Les analyses simulent le cas où les lames sont coincées dans l'os acétabulaire, la perceuse génère simultanément son couple maximal et le chirurgien applique sa force maximale sur la perceuse. L'outil, fait de titane, résiste généralement aux charges mais une attention particulière doit éventuellement être portée à la lame A qui subie les contraintes les plus importantes. Un brevet provisoire est déposé et une série d'expérimentations sont à venir.

Titre traduit

Design of a variable diameter acetabular reamer

Résumé traduit

In Canada, 25124 hip arthroplasties were performed in 2004-2005. For all those surgeries, an important time is dedicated to acetabular reaming. This project means to improve actual instrumentation for acetabular reaming by reducing surgery time, number of manipulations, surgical errors, infections risks and sterilisation time. To do so, a methodological approach of the Quality Deployment Function has been used. Collaboration with different(users surgeons, resident, nurses, sterilisation personnel) provided the detailed identification of their needs. Critical characteristics of the ideal solution are defined using three methods, Pareto, cumulated effects and "3N". Next, a series of ideas are generated and many designs are proposed. A detailed review of all released and in-application patents has been performed.

All the ideas are evaluated with two methods, Pugh's matrix and decision matrix. Finally, a design is proposed. This design consists of a central blade that drives eight others blades (A and Z) in the form of a cross. This central blade is activated by a plunger system inspired from a screw mechanism. The tool is deployable throughout a 44mm to 66mm range. When reaming dimension is reached, a tightening system based on the jaws of a vise, locks the blades. This design is validated by fabrication of a prototype built in ABS by rapid prototyping. In addition, the resistance analysis are performed with finite element method. Those analysis simulate the blades fixed against the acetabular bone, when the drill generates its maximum torque and the surgeon transmits his maximal force on the drill. The tool, built from titanium, generally resists to the loads but special care needs to be given to blade A which holds critical charges. A provisional patent has been submitted and further experimentations are planned in near future.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr. : f. [244]-248.
Mots-clés libres:	Scies chirurgicales Conception et construction. Scies chirurgicales Essais. Arthroplastie de la hanche. Alésage. Acétabulum, alésoir, universel, conception
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Petit, Yvan
Codirecteur:	Codirecteur Fernandes, Julio
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	21 mars 2011 17:45
Dernière modification:	01 déc. 2016 00:35
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/589

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt