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INTRODUCTION
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Après avoir conquis de très nombreux Podologues il y a seulement quinze ans, les techniques de thermoformage ont cédé du terrain au profit des orthèses plantaires classiques (type Lelièvre) et à d'autres méthodes de traitements orthétiques comme la proprioception ou la posturologie.
Les matériaux « mous » initialement thermoformés (tels que le « Plastazote »), se sont rapidement révélés décevants. Trop fragiles sous le poids des patients, ils s'écrasent et perdent même leurs qualités de confort après quelques semaines d'utilisation.
Le thermoformage de matériaux plus fermes a permis de gagner en finesse et en efficacité, au détriment des qualités de confort sous les appuis antérieurs.
Aujourd'hui, les fournisseurs Français nous proposent des gammes de matériaux thermoplastiques très étendues, des machines de moulage utilisant des techniques variées et des concepts de complexage de matériaux alliant efficacité et confort.
Face à cette diversité de matières et de méthodes, il est difficile de décrire précisément la méthodologie utilisée pour la confection d'une orthèse thermoformée.
Pour réussir à nous repérer, il faut donc commencer par comprendre les qualités mécaniques des matériaux.
Quelques notions scientifiques vont nous permettre d'éclairer la scène du thermoformage.
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Connaissance des matériaux
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1) Tour d'horizon des matériaux thermoplastiques :
Les mousses EVA (Ethyl Vinyl Acétate).
Densité et dureté sont définies par un mélange chimique et l'addition de molécules diverses. Ces mousses sont expansées dans des moules, puis tranchées au couteau en usine. Les EVA sont très résistants à l'abrasion, mais fragiles à la chaleur et ont tendance à se rétracter et se durcifier fortement si la quantité de chaleur apportée est trop importante lors du thermoformage. Nous devons donc prendre un soin tout particulier lors du thermoformage pour conserver à ces matières toutes leurs qualités mécaniques.
Les mousses Polyéthylènes.
D'apparence et de fabrication semblables aux EVA, ces mousses sont plus fragiles aux frictions mais résistent mieux à un dépassement de leur seuil de chaleur. Leur densité et leur dureté peuvent être très diverses.
Les mousses Polyuréthanes.
On les trouve sous forme de résines liquides dont le savant mélange associé à une hygrométrie contrôlée permet de réaliser des qualités de mousses expansées très diverses. Densité et dureté, bien sûr, mais aussi épaisseur de la peau de moulage, temps de rémanence et amortissement. Il existe des polyuréthanes vendus déjà expansés, thermoformables ou non.
Les résines.
Les plus couramment employées sont les résines polyesther entoilées de différentes fibres (coton, dérivés du nylon ou autres fibres synthétiques…). Leur qualité dépend de leur température de fusion et de leur teneur en colle ajoutée.
Notez bien que ce matériau est très dur puisque étalonné en « shore A » aux environ de 96 à 98. Il se place donc aux voisinage de l'acier étalon, (« shore A » = à 100).
D'autres résines plus ou moins faciles à thermoformer associent leurs qualités à des fibres de carbone ou de kévlar.
2) Notions scientifiques et techniques :
La dureté (shore A) :
C'est la « fermeté » d'un matériau. L'étalon utilisé pour la podologie est l'étalon « A ». Les étalons « B » et « C » permettent de juger des duretés beaucoup plus importantes. A titre de comparaison, le capiton plantaire possède une dureté en shore « A » variant entre 10 et 15. L'acier est étalonné à 100 et les résines polyesther que nous utilisons fréquemment sont étalonnées entre 96 et 98. Ces résines sont donc à déconseiller en utilisation sous l'avant-pied. Il sera préférable de privilégier des matériaux d'une dureté inférieure.
La densité (Kg/m3).
C'est le poids d'un mètre cube de matière. Ce chiffre est très utile pour juger de la qualité des mousses. Plus une mousse est dense et plus longtemps elle résistera sous le poids du patient. La qualité chimique des matériaux influe également sur leur comportement mécanique. Le plus souvent, l'augmentation de la densité fait varier également la dureté.
Note :
Il est tout à fait possible de trouver des mousses peu denses mais très dures et inversement. Cependant, à chimie comparative, plus un matériau est dense et plus il sera dur. La densité joue également un rôle important dans la durabilité d'un matériau.
La rémanence :
Persistance partielle d'un phénomène après disparition de sa cause (dictionnaire « Le grand Robert »). C'est donc le temps que met un matériau à retrouver sa forme initiale. Une rémanence élevée correspond donc à un matériau lent à retrouver sa forme initiale et inversement. Les mousses dynamiques auront donc une rémanence très faible.
La flexibilité (phases élastiques et plastiques):
Prenez un réglet métallique et placez-le sur le bord d'une table pour le faire vibrer. Vous le déformez un peu et relâchez brusquement. Le réglet vibre et revient à sa forme initiale. Vous êtes restés dans les limites de son élasticité. Appuyez nettement plus et tordez-le. Il ne revient pas à sa forme initiale. Vous avez dépassé sa phase élastique et êtes entrés dans sa phase plastique. Tous les matériaux, même les mousses, sont soumis à cette loi.
Note :
Aucune mousse, même très dynamique, n'est capable de répondre de façon optimale à la rapidité des mouvements du pied lors de la marche ou de la course. La flexibilité des résines polyesther leur confère un potentiel mécanique supérieur. Ceci favorise leur utilisation en regard du médio-pied et de l'arrière-pied.
L'amortissement.
« Action de freiner dans un virage l'action de la force centrifuge » (dictionnaire « Le grand Robert »). Un matériau dit amortissant est donc capable d'absorber une importante quantité d'énergie cinétique, ce qui nécessite une certaine épaisseur. (Il est en effet inconcevable d'absorber l'énergie cinétique d'un TGV lancé à pleine vitesse sur une distance de 300 mètres). Attention, trop d'amorti implique un effort musculaire plus important, ce qui peut être source de blessure. Attention également à ne pas trop éloigner un pied du sol, ce qui nuira à sa stabilité
L'absorptance.
« Coefficient d'absorption des ondes ou vibrations incidentes reçues par un corps » (dictionnaire « Le grand Robert »).Un matériau absorbant est capable de stopper la propagation d'une grande quantité de vibrations. L'absorption ne nécessite pas obligatoirement un matériau d'épaisseur importante. Plus on absorbe et plus on insensibilise les capteurs sensoriels et proprioceptifs.
La restitution d'énergie :
Généralement testée par le rebond d'une bille d'acier sur un matériau donné. Ce test échappe totalement à la réalité dynamique du pied dans une chaussure. Nous ne savons pas utiliser cette capacité de manière contrôlée en podologie même si nous pensons intuitivement à disposer de tels matériaux sous l'avant-pied.
La viscoélasticité.
En podologie, elle représente la capacité d'un matériau à transformer une pression verticale en déplacement latéral, puis à revenir à sa forme initiale. Il s'agit généralement de matériaux formés par coulage, puis catalyse ou refroidisssement. Le silicone, le néoprène le « Sorbothane », sont des matériaux viscoélastiques. Une épaisseur trop importante de matériau viscoélastique est capable d'inhiber les capteurs proprioceptifs. C'est le cas des mousses néoprène de 3mm ou plus ou des silicones de 2mm ou plus.
La température de fusion minimale et maximale.
Bien chauffer un matériau est essentiel au respect de ses qualités mécaniques. Trop de chaleur va durcir une mousse, pas assez de chaleur et le moulage perd de sa fidélité au relief plantaire. Certaines plateformes de chauffe affichent une température précise. L'investissement dans cette technologie est très appréciable. Une chauffe sous vide permet ainsi une chauffe rapide, homogène et précise
Le temps idéal de fusion :
Aussi important que la température, le temps de chauffe doit être respecté. En dehors d'indication précise dans les catalogues, la pratique et l'expérience sont une aide précieuse en ce domaine.
La glissance :
c'est le coefficient d'adhérence (dictionnaire « Le grand Robert »). Sans que l'indication soit portée sur un catalogue, la glissance d'un matériau peut simplement être appréciée par friction de la paume. On peut rechercher selon les cas une bonne accroche (EVA) ou au contraire une glissance importante (polyuréthane coagulé).
L'hygiène :
Le milieu occlusif des chaussures favorisant la prolifération bactérienne et fongique, la possibilité de laver une semelle sera un atout. Les mousses à « cellules fermées » (comparables à du papier bulle) permettent un lavage à froid, à l'eau et au savon. Les mousses à cellules ouvertes (comme une éponge) s'imprègnent plus facilement d'une flore aux conséquences nauséabondes. Certains recouvrements sont traités « antifongiques » et « bactériostatiques ».
3) Le fonctionnement mécanique du complexage :
Le thermoformage composite permet d'associer dans une même orthèse différentes qualités de matériaux, dans le but d'obtenir à la fois confort et soulagement, en même temps que finesse et performance, sans oublier l'impact visuel d'une technologie « de pointe ».
Un pour tous, tous pour un :
Imaginons une orthèse bicomposite dont les deux couches de matériaux A et B ne sont pas collées. Chaque épaisseur « travaille » seule sous le pied du patient, même si leur force s'additionne. Elles sont indépendantes l'une de l'autre.
En collant ou en soudant ces deux matières différentes, nous associons leurs caractéristiques pour former un nouveau matériau, dit « matériau composite », plus efficace que la somme des deux autres.
Cette règle se vérifie pour trois épaisseurs, A, B et C.
On peut alors définir l'équation suivante :
A+B+C = l'ABC du thermoformage composite.
Techniques industrielles :
Les sociétés qui fabriquent les sols sportifs, et les chaussures de sport doivent s'adapter à un cahier des charges extrêmement technique et rigoureux. Le rebond d'une balle de tennis, le son qu'elle produit alors, la vitesse de jeu, les chocs enregistrés par le pied du sportif, la glissance de la chaussure sur le sol, l'échauffement de la peau en cas de chute, sont autant de facteurs à maîtriser.
Les sociétés qui fabriquent ces sols sportifs utilisent un complexage tridensité avec une trame en résine, incorporée entre deux couches de mousse. Un vernis de protection vient compléter la finition.
Cet exemple de chaussure de running tout-terrain montre à quel point les concepteurs ont compris l'importance de respecter la physiologie plantaire. Les matériaux et les concepts sont alors distribués verticalement et horizontalement.
Techniques podologiques :
En podologie également, les meilleurs résultats sont obtenus avec un complexage tridensité, réunissant de bas en haut :
Une base en mousse qui assurera la liaison avec la chaussure,
Une coque en résine, représentant l'ossature de notre orthèse, sa trame,
Et un recouvrement destiné à recevoir la face plantaire du pied et à le protéger si besoin est.
La forme donnée à ces matériaux permettra une répartition adaptée aux besoins physiologiques du pied. Moulage, absorption des chocs, amortissement, stabilité, contrôle du déroulement du pas etc…
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Disposition physiologique des matériaux
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Le rapprochement de la compréhension clinique de nos patients et des qualités mécaniques des matériaux permet de construire un cahier des charges et d'y répondre efficacement.
Constituer un cahier des charges :
Corrections et compensations orthétiques :
Il nous faut une embase de semelle (ou base de construction) qui nous permette de contrôler le déroulement du pas et de réaliser des décharges mécaniques.
Une épaisseur de mousse semi-ferme et relativement fine permettra l'ajout d'éléments de correction et/ou compensation en atelier.
Finesse et résistance :
La résine polyesther constitue le matériau idéal pour remplir ce rôle. Elle est thermoformable à basse température, donc au contact du pied. Sa rigidité et sa flexibilité est réglable par son épaisseur, variable généralement entre 0,8mm et 1,8mm et constitue son avantage majeur.
En effet, pour obtenir une telle flexibilité (réglée sur le poids, la pathologie et l'activité du patient), il faudrait une épaisseur de mousse ferme beaucoup plus importante.
Précision du moulage :
Un thermoformage réalisé à une température correcte et directement au contact du pied, permet d'éliminer de nombreux facteurs d'erreur.
L'assemblage des matériaux doit être fait avant la chauffe. Ainsi les matériaux chaufferont ensemble, se déformeront ensemble et refroidiront ensemble pour nous assurer une mise en forme parfaite.
Là encore, une résine polyesther favorisera cet « emboutissage » par sa malléabilité à chaud et sa rigidité à froid.
Le confort plantaire :
Le confort plantaire découlera en grande partie de la dureté et de l'épaisseur du recouvrement mais de nombreux autres facteurs entrent en jeu, comme la précision du moulage, la finesse de la semelle, et les matériaux placés sous les appuis métatarso-phalangiens.
Sous ces appuis, il sera préférable d'éviter de placer une résine polyesther, à cause de sa dureté proche de l'acier (en shore A).
Des mousses fines dites recapitonnantes peuvent avantageusement être utilisées. Les mousses de polyuréthane (de type « Norope ») représentent à ce titre un compromis quasi-idéal dans une épaisseur de 1,5mm.
L'aisance et la dynamique :
Hors cabinet, nos orthèses travaillent différemment. Les mouvements ne sont pas réellement ceux observés, les modèles de chaussures réellement portées ne sont pas toujours celles présentées en cabinet.
L'enfilage du pied dans les chaussures doit donc être aisé et ne pas entraîner l'orthèse vers l'avant (si celle-ci a été coupée en forme ¾ ou 2/3). La glissance du recouvrement joue ici un rôle prépondérant. Le choix d'un « simili-cuir » légèrement glissant évitera la plupart du temps l'usage de « velcro » dans les chaussures de ville et offrira une sensation de gain de volume appréciable.
La dynamique du pied exige des possibilités de mouvement (pronation de l'astragale d'environ 5° par exemple). La limitation de ces mouvements physiologiques ne peut se faire sans conséquence. La résine polyesther est donc encore une fois un matériau d'un grand intérêt à condition de calculer son épaisseur et son contour pour correspondre à un ensemble de critères essentiels, tels que le poids du patient, sa pointure, la forme de son pied (creux ou plat) et sa pathologie.
L'anneau talonnier doit être semi rigide pour stabiliser le calcanéum sans risquer de comprimer le panicule adipeux.
L'impact central du talon peut être diminué par la mise en place d'un matériau amortissant ou absorbant pour épargner les articulations supérieures d'une certaine quantité de chocs et/ou de vibrations.
L'arche externe et l'arche interne sont rigidifiées pour un meilleur contrôle latéral. Ceci permet de gérer le travail réflexe des Péroniers latéraux et du Jambier postérieur. Une fermeté flexible et élastique (comme un ressort), peut être réglée en fonction du poids, de la pointure, de la pathologie et de l'activité pratiquée.
La surface rétro capitale médiane est libérée de la dureté de la résine pour plus de confort. Le moulage d'une orthèse thermoformée permet de réaliser des pelotes rétrocapitales médianes efficaces et confortables, à condition d'éviter la présence de résine à cet endroit. La découpe rétrocapitale en forme de « V » s'impose donc comme un avantage technique.
Les surfaces sous capitales exemptes de résine permettent d'améliorer le confort plantaire en positionnant un matériau souple de dureté voisine de 15 en « shore A ».
La réalisation d'une décharge d'un ou plusieurs appuis métatarsiens demande de positionner des sous-capitaux « fermes » sous les appuis voisins.
Schémas de Répartition physiologique verticale*
*Brevet déposé par la société podo-Concept
1 - Base ¾ de complément
2 - Base de montage semi-ferme
3 - Renfort médio-tarsien
4 - Coque en résine polyesther
5 - Capitonnage polyuréthane
6 - Recouvrement technique
Schémas de Répartition physiologique horizontale*
*Brevet déposé par la société Podo-Concept
1 - Base ¾ de complément
2 - Base de montage semi-ferme
3 - Renfort médio-tarsien
4 - Coque en résine polyesther
5 - Capitonnage polyuréthane
6 - Recouvrement technique
Concepts composites prédécoupés et préassemblés
Il existe plusieurs moyens de parvenir à un complexage. Chaque podologue devra faire ses choix en fonction de ses préférences.
Concernant l'assemblage des matériaux :
« Bidensités » mousse + mousse (densités et duretés variables),
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Concernant la forme du stock :
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Rares sont les concepts d'orthèses qui proposent un complexage tridimensionnel.
Vous trouverez essentiellement trois types de produits différents :
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Les podologues qui utilisent des concepts prédécoupés sont de plus en plus nombreux.
La gestion du stock en est simplifiée, le travail est soigné et rapide, et la distribution des matériaux techniques offre une base de travail physiologique et totalement personnalisable.
On comprend alors aisément ce choix plus coûteux à l'achat, mais finalement beaucoup plus rentable, pour les petits cabinets comme pour les plus gros.
Méditation garantie…
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Critères de choix d'une machine
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A - Qualité de l'empreinte :
- fidélité au relief plantaire
- Non compression des téguments plantaires (attention au tendon du Long fléchisseur propre du GO avec Orthofeuille),
- Possibilité de créer des zones de décharge,
- Capacité à réaliser un moulage en position corrigée ou compensée,
- Capacité à réaliser une empreinte en position "neutre" (alignement de l'astragale) en maîtrisant divers paramètres comme la présence du premier métatarsien sur le sol, l'angle du calcanéeum, et l'orientation du genou.
- Capacité à reproduire une telle empreinte.
B - La diversité du moyen de travail :
- Possibilité de travail sur pied ou sur plâtre (moulage positif),
- Possibilités de moulage en charge ou 1/2 charge
- Possibilité de moulage dans la chaussure (chaussette plastique)
C - Intégration d'un moyen de chauffe :
- Respect qualitatif du matériau ou du complexage de matériaux
- Thermocollage (ou thermosoudage, même si ce terme est éroné)
D - La rapidité et la sécurité de mise en oeuvre :
- Simplicité,
- Fiabilité (que se passe-t-il pour les matériaux si le téléphone sonne au mauvais moment?),
- Sécurité (le patient se sent-il sécurisé par la machine, en position confortable ou non...)
- Norme Européennes,
- Ergonomie de travail (notre aisance et notre fatigue en fin de journée)
E - l'esthétique :
- Quel est l'impact sur le patient,
- Quel est l'impact sur le prescripteur (ils se déplacent parfois et alors après, ILS PARLENT ENTRE MEDECINS !!!)
- Quel est l'aspect esthétique et technique de l'orthèse finale.
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Frédéric JOLLY
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