Nouveau type de perceuse remporte le « Prix international Bionic 2014 »

Perçage comme les scolytes du bois – inspiré par les scolytes du bois : une nouvelle perceuse doit aider les chirurgiens à poser des prothèses de hanche. (Source : Fraunhofer IPA)

Inspiriert par les guêpes en bois : une nouvelle perceuse pourrait aider les chirurgiens à poser des prothèses de hanche. Lors de l'International Bionic Award 2014, elle a reçu le 2^e prix.

Chaque année, en Allemagne, environ 200 000 patients reçoivent une articulation de hanche artificielle. Lors de cette opération complexe, l’orthopédiste perce un grand trou au profil rectangulaire dans l’os du fémur. Il doit procéder avec une très grande précision pour que l’implant soit bien ajusté et qu’aucun vide ne se forme. En effet, un remplissage avec du ciment raccourcirait la durabilité de la prothèse. Pourtant, les chirurgiens travaillent principalement à la main avec différentes râpes.

Une équipe dirigée par le biotechnologue Oliver Schwarz de l’Institut Fraunhofer de Stuttgart pour la technologie de production et l’automatisation IPA a développé un appareil pneumatique qui facilite considérablement le travail et pourrait augmenter la précision. Parce que la perceuse s’inspire de la nature, le scientifique l’a soumise au « International Bionic Award », où elle a reçu le 2^e prix. Ce prix de bionique, lancé en 2008 par le VDI et la Fondation Schauenburg, est décerné tous les deux ans et doté de 10 000 euros. La cérémonie de cette année a eu lieu le 24 octobre à Brême.

La nouvelle perceuse peut percer des trous avec une section carrée, car elle fonctionne selon un principe inhabituel. Schwarz s’est inspiré des hyménoptères et, avec son équipe, a transposé ce principe dans la technique. De nombreuses espèces de guêpes de bois et de guêpes parasites creusent des trous jusqu’à 6 centimètres de profondeur dans le bois pour y déposer leurs œufs. Ne pouvant pas tourner, elles râpent les cavités dans le tronc de manière très astucieuse. Leur aiguillon de ponte est composé de trois râpes séparées, pouvant bouger indépendamment. Une sorte de guide assure que les pièces restent ensemble. Lors du perçage, le trio de râpes se déplace dans un mouvement oscillant ingénieux d’avant en arrière, s’enfonçant tout seul dans le bois. Les techniciens parlent du principe de balancier. Pendant qu’une partie se déplace, l’autre s’accroche dans le trou, assurant ainsi la prise nécessaire. De cette façon, l’animal n’a pas besoin d’appuyer sur son aiguillon délicat, contrairement à ce qu’il faudrait faire avec une perceuse.

Utilisable même dans l’espace ou sous l’eau

Cette technique de perçage offre des avantages considérables par rapport à la méthode traditionnelle, non seulement pour les chirurgiens. Surtout, elle n’est pas limitée aux trous ronds. Étant donné qu’aucune rotation n’est nécessaire, il est également possible de créer des trous avec une section triangulaire ou polygonale. Un tel trou retiendrait beaucoup mieux une cheville, car celle-ci ne pourrait pas tourner. De plus, il faut à peine appuyer sur un perceur à balancier. On pourrait même l’utiliser dans l’espace ou sous l’eau, où il est difficile d’appliquer une force contre la pièce. Pour des matériaux poreux comme l’os, il s’est avéré particulièrement efficace lors des premiers tests. La perceuse pour l’ostéotomie de la hanche devrait peser environ 1,5 kilogramme et tenir bien en main. Les concepteurs ont consulté des médecins pour trouver un design optimal. La tête de râpe, composée de plusieurs parties, peut être remplacée facilement d’un simple geste. Pour pouvoir stériliser l’appareil, il peut être démonté sans difficulté. Dès qu’une entreprise intéressée se manifestera, l’équipe de Stuttgart prévoit de construire un prototype. Pour des applications de forage non médicales, il est déjà en cours de développement pour une entreprise renommée.