Approach for Unloading Knee Joint Cartilage Pressure: Potential Applications in Post-Surgical Rehabilitation

Description du projet

Une genouillère intelligente pour favoriser la réparation du cartilage

Les personnes atteintes d’arthrite souffrent souvent de lésions articulaires, en particulier au niveau des genoux. La chirurgie visant à réparer le cartilage, bien que prometteuse, nécessite un contrôle minutieux de la pression articulaire pendant la convalescence. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet KNEEUL entend développer la première genouillère portable qui réduit la pression du cartilage après une intervention chirurgicale et la surveille en temps réel. Il combine la biomécanique, la robotique et la technologie des capteurs pour concevoir une orthèse de décharge de pression. Grâce à des capteurs avancés et à des algorithmes intelligents, il va encore plus loin en proposant une estimation non invasive de la pression en temps réel. Étant donné que les lésions articulaires liées à l’arthrite touchent plus de 520 millions de personnes dans le monde, le dispositif portable KNEEUL devrait permettre d’améliorer la guérison après une intervention chirurgicale.

Objectif

More than 520 million people worldwide suffer from arthritis, with 60% being women. The knee joint is the most commonly affected, accounting for 365 million cases. Cartilage repair surgery, a promising technique, requires strict control of joint pressure during the post-surgery recovery period. The KNEEUL project, a preclinical technology initiative, aims to develop a knee joint brace that unloads pressure on knee cartilage after surgery, thereby shortening patient recovery time. This type of wearable device, offering such functionality, is unprecedented and presents two key challenges: 1. Developing strategies to effectively unload knee cartilage pressure, and 2. Achieving non-invasive real-time estimation of knee cartilage pressure.
KNEEUL will be conducted with the Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM) as the host institution, in collaboration with the Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (LMGC) and the Centre Hospitalier Universitaire (CHU).
The project will address these key challenges through two main approaches:
1. Developing a wearable orthosis that effectively unloads inner knee joint pressure through non-invasive distraction of the femoral from the tibial part. This includes: 1) designing the pressure unloading mechanism, 2) creating a stiffness-adjustable attachment mechanism, and 3) developing and realizing the prototype. This research integrates mechanical transmission, biomechanics, and materials science.
2. Achieving real-time, non-invasive estimation and feedback of knee cartilage pressure. This includes: 1) implementing portable measurement hardware, 2) developing a pressure estimation model using multi-sensor data fusion, and 3) integrating the prototype and validating the research approach. This research integrates biomedical knowledge, sensing technology, and intelligent algorithms.