Inventer une orthèse amovible capable de prévenir le pied tombant et la thrombose veineuse et de maintenir la contraction musculaire

Du point de vue de l’Organisation mondiale de la santé (OMS), la santé est la science et la technologie de la prévention des maladies, qui fournit des services médicaux pour le diagnostic immédiat, le traitement et le développement afin de résoudre les problèmes. La sécurité est l’un des aspects les plus importants des systèmes de soins de santé [1]. L’amélioration de la qualité du travail accroît par conséquent la précision et l’amélioration du processus de traitement, sa rapidité ainsi que la satisfaction des patients [2]. Les soins intensifs consistent à prendre en charge des patients atteints de maladies mettant leur vie en danger, sous la supervision du personnel le plus qualifié, avec des équipements et des installations de pointe, et comprennent tous les soins sensibles liés à la vie du patient [3-4]. Une grande partie des efforts du système de soins vise à pouvoir fournir les meilleurs services à ses patients dans les délais les plus courts et au moindre coût. Les unités de soins intensifs (USI) occupent une place importante en raison des coûts humains et économiques élevés qu’elles peuvent entraîner pour le système de santé [5-6]. On peut citer parmi les patients concernés ceux souffrant de problèmes tels que l’acidocétose diabétique, l’urgence hypertensive, l’auto-intoxication non accidentelle, l’insuffisance cardiaque, la cardiopathie ischémique, les maladies cérébrovasculaires et les affections respiratoires [7-9]. De nombreuses études ont été menées pour identifier les facteurs d’augmentation de la mortalité des patients admis en USI. Le choc infectieux, l’âge, le tabagisme et les infections nosocomiales figurent parmi les facteurs qui augmentent la mortalité dans les services de soins intensifs [10-11]. Une étude exhaustive des hôpitaux britanniques a montré que le taux de mortalité des patients admis dans les services de soins intensifs est d’environ 20,6 % [12], et celui des hôpitaux publics de Singapour de 9,4 % [13]. Les complications de l’hospitalisation en unité de soins intensifs comprennent le pied tombant, la thrombose veineuse profonde [14], l’atrophie musculaire [15], etc. La thromboembolie veineuse (TEV), qui comprend la thrombose veineuse profonde (TVP) et la thromboendartériectomie pulmonaire (TEP), est un problème de santé publique qui entraîne 250 000 hospitalisations par an aux États-Unis [16-17]. D’autre part, de cent à cinquante mille personnes sont hospitalisées chaque année pour une maladie bénigne et curable, mais meurent d’une embolie pulmonaire, alors que la prévention permettrait d’éviter le décès de ces patients [18].

Les facteurs de risque de cette maladie sont l’immobilité, les cancers, l’infarctus du myocarde, l’insuffisance respiratoire, la chirurgie, les traumatismes, l’obésité, l’utilisation d’hormones féminines et les troubles héréditaires de la coagulation [19]. Une autre complication de l’hospitalisation est le « pied tombant ». Le pied tombant, ou prolapsus du pied, est une affection dans laquelle une personne est incapable d’exécuter correctement la fonction de flexion dorsale de l’articulation en raison de la faiblesse ou de la paralysie du muscle tibial antérieur ou d’autres muscles issus du nerf fibulaire. Le pied tombant peut être unilatéral ou bilatéral. Des symptômes tels que douleur, faiblesse et engourdissement sont parfois observés avec cette complication [20]. Le diagnostic de cette complication est facile à poser par examen physique, mais le recours aux techniques d’imagerie et à l’électromyographie peut aussi aider à l’examiner de plus près [21]. Il existe aujourd’hui divers traitements pour contrôler le pied tombant ; selon la cause de cette complication, on adopte la méthode de traitement appropriée. Parmi les traitements disponibles pour la prévention et la correction du pied tombant, la kinésithérapie, la stimulation électrique et l’enseignement figurent parmi les plus courants, avec l’utilisation d’orthèses cheville-pied [22]. Les autres complications de l’hospitalisation en unité de soins intensifs comprennent l’atrophie musculaire [15], les escarres, etc. À l’heure actuelle, selon le sujet et les résultats de la recherche, l’un des moyens de prévenir et de réduire les complications dans les services hospitaliers consiste à produire et à utiliser une orthèse mobile capable de prévenir le prolapsus du pied et la thrombose veineuse et de maintenir la contraction musculaire. Nous présenterons ci-après sa structure. Cette idée a été enregistrée auprès de l’Organisation des brevets d’Iran sous le numéro d’invention 103769. Méthodes Ce projet est né de l’idée d’un nouveau chercheur ; après une recherche dans le contenu scientifique d’articles et d’ouvrages, le titre et la proposition du projet ont été élaborés avec l’avis du superviseur. Le modèle du dispositif a ensuite été conçu en collaboration avec des ingénieurs graphiques et mécaniciens de Fianccy. L’outil principal a été inventé par le chercheur. Avec un ingénieur mécanicien et SolidWorks, la conception de cet outil a été réalisée avec un logiciel professionnel, sur la base d’une proposition théorique et universitaire des chercheurs (Mahmoudi et Mohammadbeik), en vue de fabriquer un outil destiné à prévenir le pied tombant, la déformation des orteils et l’atrophie musculaire, à améliorer le retour sanguin des organes distaux vers les organes proximaux et à préserver la fonction des valvules veineuses, à évaluer les signes vitaux, à maintenir la force des muscles solides du pied et à prévenir l’atrophie musculaire. Cette idée a été conçue à l’aide de logiciels, puis le fichier de conception a été transféré au laboratoire par le chercheur et l’ingénieur mécanicien en vue de la conception matérielle et de la maquette. La structure de l’orthèse a été examinée du point de vue de la morphologie sous tous les angles, de la mesure des formes selon les normes, puis, après modification des formes, les mesures ont été reprises et la conception refaite par un expert en logiciels. Cette orthèse mobile, capable de prévenir le pied tombant, de préserver la fonction des valvules veineuses et d’évaluer les signes vitaux, se compose des éléments suivants (verrou mécanique : 3×2 cm, corps : 40 cm de longueur, capteur de pouls : 0,5×0,5 cm, capteur d’oxymètre de pouls : 0,5×1 cm, couche interne gonflable R : 12 cm, couche externe R : 15 cm, fils de transmission des messages électriques R : 1 cm, semelle : 25 cm, charnière amovible R : 2 cm, connecteur entre la couche interne et la pompe à air R : 2 cm). L’orthèse est constituée d’une partie supérieure et d’une partie inférieure qui, après le bon positionnement du pied à l’intérieur, sont reliées l’une à l’autre par un verrou mécanique (selon la figure 1, numéro 2). Pour le mouvement du pied dans son amplitude de mouvement (ROM), la charnière amovible (selon la figure 7, numéro 11) est d’abord reliée à l’écran de contrôle, qui est séparé de l’orthèse par un câble. Tous les mouvements normaux du pied (flexion dorsale du pied, flexion plantaire du pied, inversion, éversion) sont réalisés par un programme conçu sur l’écran ; en choisissant chaque mouvement, un message est transmis par un câble à la charnière amovible (selon la figure 3, numéro 11) et, par le déplacement de l’orthèse, le pied se déplace dans la direction souhaitée et, selon les instructions données au programme, le pied reste dans la posture souhaitée pendant une durée déterminée (5 s) puis retourne à sa posture initiale. Les quatre mouvements du pied (flexion dorsale, flexion plantaire, inversion et éversion) sont exécutés par un programme enregistré dans la mémoire de l’écran via la charnière amovible : la durée de ce mouvement, le nombre de répétitions et le temps de repos du pied avant le mouvement suivant sont programmables. Pour prévenir la thrombose veineuse profonde (TVP) et préserver la fonction de la valvule unidirectionnelle, une petite pompe à air portable (selon la figure 6, numéro 1), disponible dans le commerce, est d’abord reliée au connecteur situé entre la pompe à air (selon la figure 2, numéro 4) et la couche interne gonflable (selon la figure 3, numéro 8) par un tuyau d’air ; le transfert d’air de la pompe vers la couche interne gonflable provoque des cycles de gonflage et de dégonflage. Bien entendu, le nombre de cycles et l’intensité de la pression d’air sont définis par l’écran (selon la figure 2, numéro 6) situé sur le corps de la pompe (selon la figure 6, numéro 1) et appliqués au pied ; cette action exerce une pression standard (17 mmHg) sur la valvule unidirectionnelle, ce qui assure la continuité et aide la circulation sanguine, et empêche la diminution de la fonction de la valvule unidirectionnelle. Par ailleurs, des fils électriques (selon la figure 1, numéro 3) sont reliés par un câble à la position souhaitée (selon la figure 5, numéro 5) et, après connexion à un appareil TENS (appareil générateur d’impulsions), la production d’impulsions provoque une stimulation électrique des muscles et prévient la défaillance et l’atrophie musculaires ; l’intensité de la tension, la durée de la stimulation musculaire et le nombre de stimulations sont contrôlés et réalisés par l’écran (selon la figure 5, numéro 2), et la programmation est effectuée. Selon l’emplacement du capteur dans la partie supérieure de l’orthèse (selon la figure 4, numéro 10), le nombre de pulsations de l’artère dorsale du pied est mesuré et affiché à l’écran. De même, en plaçant le capteur d’oxymètre de pouls sur la partie supérieure de l’orthèse (selon la figure 4, numéro 9), le taux de saturation en oxygène est affiché à l’écran. Grâce à la mobilité de l’orthèse, à sa structure et à la stimulation électrique des muscles, la diminution de la contraction musculaire, l’atrophie et le pied tombant sont évités, la fonction des valvules est préservée, et le taux de saturation en oxygène est étudié au moyen du capteur de pouls de l’artère dorsale du pied et du capteur d’oxymètre de pouls, ce qui peut prévenir l’apparition de nombreuses maladies et les décès qu’elles provoquent.

Selon la figure 1 : 1- Corps de l’orthèse 2- Verrou mécanique 3- Fils électriques

Selon la figure 2 : 4- Connecteur 5- Semelle de l’orthèse 6- Partie supérieure de l’orthèse

Selon la figure 3 : 7- Couche externe de l’orthèse 8- Couche interne de l’orthèse 11- Charnières amovibles

Selon la figure 4 : 9- Capteur d’oxymètre de pouls 10- Capteur de pouls

Selon la figure 5 : 1- Appareils TENS 2- Écran LCD 3- Mise sous tension 4- Mise hors tension 5- Position de connexion des fils

Selon la figure 6 : 1- Pompe à air 2- Écran LCD 3- Mise sous tension 4- Mise hors tension 5- Jonction avec l’interface

Discussion Cette recherche a été menée dans le domaine de la médecine et de l’ingénierie médicale. Compte tenu de l’ampleur du pied tombant et de la thrombose veineuse profonde lors de la prestation de soins médicaux, le recours à un équipement préventif s’impose pour prévenir ce problème. Grâce à la conception innovante de ce dispositif, celui-ci sert à prévenir le pied tombant, la déformation des orteils et l’atrophie musculaire, à améliorer le retour sanguin des membres inférieurs vers les supérieurs, à surveiller les signes vitaux et à maintenir la force des muscles de la jambe. Les avantages de ce projet comprennent le mouvement du pied dans quatre directions (flexion du dessus du pied et flexion de la plante du pied, inversion et éversion), la possibilité de programmer le nombre et la durée des mouvements, le contrôle des signes vitaux au niveau du membre inférieur, la prévention de la diminution de la contraction musculaire, la prévention de la stase sanguine et de la thrombose dans les membres inférieurs, ainsi que la prévention de l’atrophie et de la perte de masse musculaire. En outre, d’après les recherches d’Esfandiari et al. (2017), une étude intitulée Literature Review of the Effect of Ankle-Foot Orthosis on Gait Parameters After Stroke (23), d’Alnajar et al. (2020), intitulée Advances in neuroprosthetic management of foot drop (24), et de Prenton et al. (2018), intitulée FUNCTIONAL ELECTRICAL STIMULATION AND ANKLE FOOT ORTHOSES PROVIDE EQUIVALENT THERAPEUTIC EFFECTS ON FOOT DROP (25), ainsi que de la présente recherche, l’utilisation d’équipements préventifs est suggérée pour prévenir le pied tombant, la déformation des orteils et l’atrophie musculaire, améliorer le retour sanguin des membres inférieurs vers les supérieurs, préserver la fonction de la valvule unidirectionnelle, surveiller les signes vitaux et maintenir la force des muscles de la jambe. Résultats Les résultats de cette étude et d’autres enquêtes peuvent constituer l’un des moyens les plus efficaces de prévenir le pied tombant, la déformation des orteils et l’atrophie musculaire, d’améliorer le retour sanguin des membres inférieurs vers les supérieurs, de surveiller les signes vitaux et de maintenir la force des muscles du pied. L’utilisation d’une orthèse peut également les réduire de manière significative. Par ailleurs, il est recommandé de modifier les politiques de prévention, par exemple en produisant des instruments tels que l’orthèse amovible. Nous sommes prêts à travailler avec toutes les institutions et toutes les personnes dans les domaines de l’économie, de l’éducation, de la recherche et de la santé, ainsi qu’avec des start-ups, pour cette idée.

Mohammad Masoud Mahmoudi1, Asghar karbord2*, Kourosh Alimohammadbeik1, Parnia Toudehfallah3, Fatemeh KarimiRouzbahani3, Mahyar Mahmoudi4 1Étudiant en soins infirmiers, Young Researchers and elite club, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran. 2MSC Épidémiologie de l’unité de développement de la recherche clinique, hôpital Velayat, et membres du corps enseignant du groupe de technologie chirurgicale de l’École de paramédecine, Qazvin University of Medical Science. Qazvin, Iran. 3Étudiantes en soins infirmiers de la faculté de paramédecine, Qazvin Islamic Azad University, Qazvin, Iran. 4Département d’ergothérapie, École de réadaptation, University of Social Welfare and Rehabilitation Sciences, Téhéran, Iran. *Auteur correspondant : Asghar karbord. Épidémiologie de l’unité de développement de la recherche clinique, hôpital Velayat, et membres du corps enseignant du groupe de technologie chirurgicale de l’École de paramédecine, Qazvin University of Medical Science. Qazvin, Iran.