Analyse de la littérature
Évolution des prothèses des sprinters amputés de membre inférieurEvolution in prostheses for sprinters with lower-limb amputation

https://doi.org/10.1016/j.annrmp.2004.05.007Get rights and content

Résumé

Depuis une quinzaine d'années, les progrès techniques en appareillage ont été le facteur déterminant de la progression des performances des sportifs amputés de membre inférieur. Pour l'amputé tibial, la prothèse de course comprend un manchon gel et une emboîture solidarisés par un accrochage distal ou un vide virtuel. Par ses qualités dynamiques, le pied en fibre de carbone, garni de pointes, assure des performances remarquables. Pour l'amputé fémoral, équipé des mêmes pieds prothétiques, le genou est à biellettes et à contrôle des phases d'appui et pendulaire. Par rapport au coureur valide, le temps d'appui sur le membre appareillé est raccourci tandis que celui sur le membre sain est allongé. L'asymétrie du sprint de l'amputé tibial est discrète. C'est le travail des extenseurs de hanche qui est la principale compensation au déficit de propulsion dû à l'amputation. Chez l'amputé fémoral, l'absence de genou aggrave l'asymétrie. L'extension totale du genou prothétique, précoce en fin de phase oscillante et persistant pendant toute la phase d'appui, impose une compensation par une augmentation d'extension de la hanche controlatérale. Les transferts de charge de travail entre côté amputé et sain, par l'intermédiaire d'une hyperlordose lombaire, mettent en jeu le bassin, le tronc et les épaules. Les amputés sportifs font progresser la recherche en appareillage. Leurs orthoprothésistes acquièrent avec eux un savoir-faire dont bénéficient leurs patients non-sportifs.

Abstract

For about 15 years, technical advances in prosthetic treatment have been the main factor in the increased performance of athletes with lower-limb amputation. For trans-tibial amputation, the prosthesis for sprinting is composed of a gel liner and a socket joined by a locking or virtual vacuum liner. Because of these dynamic properties, the carbon prosthetic foot equipped with tacks ensures outstanding performance. For trans-femoral amputation, a hydraulic swing and a stance control unit are added to the same prosthesis. In comparison with the able-bodied runner, athletes with amputation have smaller loading times in the prosthetic limb and larger ones in the sound limb. The length of the energy-storing prosthetic foot is determined by the “up-on-the-toes” running gait. The sprinting gait with trans-tibial amputation is almost symmetrical. The hip extensor effort is the main compensation of propulsion reduction with lower-limb amputation. With trans-femoral amputation, the lack of knee increases the asymmetry. The total prosthetic knee extension (early in late-swing phase and lasting during total stance phase) compensates with extension of both hips, especially the opposite one. The amputation and sound limb load transfer with lumbar hyperlordosis concern the pelvis, trunk and shoulders. Because of athletes with amputation, research in prosthetic treatment has progressed. The development of orthotics and prostheses for such athletes has benefited non-athletes with amputation.

Introduction

L'appareillage sophistiqué des amputés de membre inférieur sportifs leur permet de réaliser des performances remarquables dans le sprint et le saut en longueur. Manchons en gel, emboîtures carbone, genoux prothétiques à contrôle de la phase pendulaire, pieds à restitution d'énergie, qualité des composants et de leur application, autant d'éléments qui participent aux résultats de ces athlètes de haut niveau, soumis à un entraînement calqué sur celui des valides. L'intensité de leur pratique sportive sert de banc d'essai au matériel. Il permet également aux orthoprothésistes d'affiner leur maîtrise de l'appareillage et d'en faire bénéficier tous leurs patients amputés non sportifs.

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Classification et catégories

Toute compétition nécessite une classification pour créer des groupes homogènes au sein desquels chacun peut avoir ses chances en compétition. Initialement pensées par les médecins qui lancèrent le sport pour handicapés, les classifications étaient naturellement fondées sur des critères médicaux, les types et la quantification des déficiences. Les classes se multiplièrent au gré de la participation de nouvelles formes de handicap, si bien qu'au début des années 1990, le besoin d'en diminuer le

Évolution des activités des sportifs amputés et de leurs performances au cours des trois dernières décennies

Les amputés de membre inférieur ont été les premiers à structurer des activités sportives en France au début des années cinquante. Leurs pratiques, marginales à l'époque, mettaient peu en jeu leur mobilité et leur appareillage : natation, lancers, tir à l'arc, tir aux armes… Ils utilisaient leur prothèse de vie quotidienne ou concouraient en fauteuil roulant.

Les premiers Jeux Paralympiques se déroulèrent en 1960 à Rome mais ce n'est qu'en 1976, aux Jeux de Toronto, que des amputés participèrent

Choix techniques actuels

Plusieurs choix techniques sont possibles, nous les analysons en décrivant le matériel depuis le moignon pour aller jusqu'au contact de la piste :

Cinématique de la course des amputés de membre inférieur

La course met en évidence des asymétries et des compensations que l'on ne remarque pas toujours au cours de la marche. L'asymétrie entre membres appareillé et sain se manifeste en premier dans la durée de la phase d'appui (Fig. 5). Par rapport au coureur valide, l'appui du membre appareillé est raccourci du fait d'une flexion de hanche moindre tandis que celui du membre sain est allongé par une extension de hanche plus ample [5], [9].

Cinématique du saut en longueur

Pour les amputés comme pour les valides, il existe un rapport direct entre la vitesse d'approche et la longueur du saut. À l'exception de leur vitesse horizontale et de leur plus grande décélération à la réception, les amputés tibiaux ont des caractéristiques techniques assez semblables aux valides.

Ce n'est pas le cas pour les amputés fémoraux. Du fait d'une difficulté à l'impulsion au moment de la dernière foulée sur le membre appareillé, les amputés fémoraux ont une vitesse verticale moindre.

Biomécanique de la course chez l'amputé de membre inférieur

Les études à ce sujet sont peu nombreuses et réalisées avec un très petit nombre de sportifs. La plupart des auteurs ont analysé la course à faible vitesse (10 km/heure ) tandis qu'un 100 m se court trois fois plus vite et uniquement en digitigrade [3]. En outre, les stratégies compensatrices des amputés varient avec les vitesses de course [9].

Choix techniques en pratique et modalités financières de prise en charge

Les choix techniques dépendent en premier lieu du prothésiste qui a ses convictions et son expérience. Un dialogue s'installe nécessairement avec le sportif qui compare ses sensations en fonction des changements de composants et parfois propose de nouveaux concepts. L'entraîneur participe obligatoirement à la discussion et beaucoup plus exceptionnellement le médecin spécialiste.

Les prothèses de course sont des prototypes. Chaque saison, le coureur de haut niveau utilise plusieurs prothèses avec

Modalités d'entraînement

Actuellement, la très grande majorité des coureurs de niveau international s'entraînent avec les valides. Ils bénéficient de plans d'entraînement personnalisés, préparés et suivis par des entraîneurs renommés. Les moignons, moins traumatisés depuis l'utilisation des pieds à « restitution d'énergie », des manchons gel et des nouvelles techniques de formatage d'emboîture, supportent des séances d'entraînement plus longues et plus fréquentes. Les meilleurs sprinters mondiaux s'entraînent

Retombées technologiques pour les amputés non sportifs

Les amputés sportifs sont les premiers à bénéficier des retombées de leurs activités sportives. Ils utilisent dans la vie quotidienne des prothèses équivalentes mais avec un pied dynamique de marche, recouvert d'une esthétique. Les genoux informatisés qui se répandent chez les amputés malgré leur coût ne sont pas utilisés pour les prothèses de course car ils ne procurent pas, pour l'instant, la même rapidité d'extension que les genoux à rappel hydraulique.

En pratique quotidienne, la principale

Conclusion

L'amélioration des performances des amputés transtibiaux ou transfémoraux à la course est essentiellement due aux prothèses utilisées actuellement, parce qu'elles permettent des entraînements plus longs et proches de ceux des valides. Des progrès techniques ont été apportés dans chacun des composants des prothèses (manchon, emboîture, système de coaptation, genou prothétique), mais c'est surtout l'utilisation des pieds dynamiques qui est déterminante. Si, la restitution d'énergie est proche de

Références (10)

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Cited by (20)

  • Physico-mechanical performances of flax fiber biobased composites: Retting and process effects

    2021, Industrial Crops and Products
    Citation Excerpt :

    These materials have many advantages thanks to the intrinsic properties of natural fibers. The density of the latter being lower than that of glass or carbon (Le Gall et al., 2018; Amiri et al., 2017), they are potential candidates for applications requiring structural lightenings such as the automobile (Akampumuza et al., 2017), aeronautics (Balakrishnan et al., 2016) and sport (Grande et al., 2018; Pailler et al., 2004). Moreover, these natural reinforcements can be produced locally, depending on the climatic conditions (Bourmaud et al., 2018): flax (Haag et al., 2017; Khennache et al., 2019; Pallesen, 1996), hemp (Amaducci et al., 2015; Mazian et al., 2018; Marrot et al., 2013) for temperate climates, sisal, alfa (Hanana et al., 2015), date palm (Dhakal et al., 2018) and ramie (Rehman et al., 2019) for climates with higher temperatures, for example.

  • The use of composite materials in modern orthopaedic medicine and prosthetic devices: A review

    2011, Composites Science and Technology
    Citation Excerpt :

    Furthermore, knitted fabrics made from Kevlar fibres suspended in an ultraviolet curable resin have evolved in order to ease the conformation of direct sockets to the patient’s stump [98]. Nevertheless, advances being made in the development of costly prosthetics specifically designed for elite and highly specialised applications are widely accepted to contribute to both the recovery of previously inconceivable levels of sporting and recreational function as well as the quality of commercially available prostheses in general [86,89]. In a push to rapidly produce highly tailored designs, South et al. [84] recently investigated selective laser sintering (SLS) techniques.

  • Carbon fibre prostheses and running in amputees: A review

    2008, Foot and Ankle Surgery
    Citation Excerpt :

    The flex foot was first seen in elite sport at the 1988 Paralympic Games [1]. Four years later the prosthetic heel, for some athletes, was absent[1]creating the first sprint prosthesis. Today in elite running and jumping events the carbon fibre prosthesis is seen almost exclusively.

  • Long-term follow-up after leg replantation

    2005, Revue de Chirurgie Orthopedique et Reparatrice de l'Appareil Moteur
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