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2 Juil, 2024

La meilleure jambe bionique à ce jour : Une procédure chirurgicale et des électrodes de détection musculaire permettent le contrôle neuronal d’un membre prothétique.

La meilleure jambe bionique à ce jour : Une procédure chirurgicale et des électrodes de détection musculaire permettent le contrôle neuronal d’un membre prothétique.

Une interface neuronale a permis aux personnes équipées de prothèses de se déplacer plus rapidement et plus naturellement. MIT

Pour la première fois, un petit groupe de patients amputés au-dessous du genou ont pu contrôler les mouvements de leurs prothèses par des signaux neuronaux – plutôt que de se fier à des cycles programmés pour tout ou partie d’un mouvement – et recommencer à marcher avec une démarche naturelle.

Cette réussite a nécessité une chirurgie d’amputation spécialisée combinée à une connexion non invasive d’électrodes de surface à une prothèse de jambe robotisée. Une étude décrivant ces technologies a été publiée aujourd’hui dans la revue Nature Medicine.

« Ce qui se passe ensuite est tout à fait miraculeux. Les patients qui bénéficient de cette interface neuronale sont capables de marcher à des vitesses normales, de monter et descendre des marches et des pentes, et de franchir des obstacles sans même y penser. C’est naturel. Même si leur membre est fait de titane et de silicone – tous ces divers composants électromécaniques – le membre semble naturel et bouge naturellement, même sans pensée consciente », a déclaré Hugh Herr, co-auteur de l’étude, qui développe des prothèses bioniques au MIT Media Lab.

L’approche repose sur une intervention chirurgicale au niveau du site d’amputation afin de créer ce que les chercheurs appellent une interface myoneurale agoniste-antagoniste, ou AMI (agonist-antagonist myoneural Interface). La procédure consiste à relier des paires de muscles (dans le cas d’une amputation sous le genou, deux paires) et à introduire des éléments synthétiques brevetés.

L’interface crée une connexion bidirectionnelle entre le corps et la machine. Les électrodes de détection musculaire envoient des signaux à un petit ordinateur situé dans le membre prothétique, qui les interprète comme des angles et des forces pour les articulations de la cheville et de la plante du pied. L’ordinateur renvoie également des informations sur la position de la jambe artificielle, ce qui permet de rétablir le sens de la position du membre dans l’espace, également connu sous le nom de proprioception.

La proprioception, ou sensibilité profonde, désigne la perception, consciente ou non, de la position des différentes parties du corps, sans avoir recours à la vision

« Ce mode de contrôle particulier va bien au-delà de ce que quiconque a pu imaginer », a déclaré Daniel Ferris, ingénieur en neuro-mécanique à l’université de Floride. Ce dernier n’a pas participé à l’étude, mais a travaillé sur des interfaces neuronales pour contrôler des prothèses de membres inférieurs. « Il s’agit d’une idée novatrice qu’ils ont développée au cours des huit dernières années et qui donne des résultats très positifs pour l’amélioration des jambes inférieures bioniques. La dernière publication se distingue par un groupe de participants plus important que les études précédentes, avec sept patients traités et sept patients témoins amputés et munis de prothèses typiques. »

Pour tester les jambes bioniques, les patients ont été invités à marcher sur un sol plat à différentes vitesses, à monter et descendre des pentes et des escaliers, et à contourner des obstacles. Les utilisateurs de l’AMI avaient une démarche plus naturelle, plus proche du mouvement d’une personne utilisant un membre naturel. Un mouvement plus naturel peut améliorer la liberté de mouvement, en particulier sur les terrains difficiles, mais dans d’autres études, les chercheurs ont également noté une réduction des coûts énergétiques, une réduction du stress sur le corps et même des avantages sociaux pour certaines personnes amputées.

Hyungeun Song, chercheur postdoctoral au MIT et coauteur de l’étude, explique que le groupe a été surpris par l’efficacité de la configuration bionique. L’interface prothétique ne transmet que 18 % de la quantité habituelle d’informations envoyées d’un membre à la colonne vertébrale, mais cela a suffi pour permettre aux patients de marcher avec une démarche considérée comme normale.

Prochaines étapes pour la jambe bionique

Les amputations AMI sont désormais devenues la norme au Brigham and Women’s Hospital dans le Massachusetts aux Etats-Unis, où travaille le co-auteur Matthew Carty. En raison des avantages pour les patients en termes de douleur et de facilité d’utilisation des prothèses passives (ou non robotisées), cette technique – ou quelque chose de similaire – pourrait se répandre bien au-delà du cadre actuel de la recherche. À ce jour, environ 60 personnes dans le monde ont été opérées d’une IAM au-dessus ou au-dessous d’un coude ou d’un genou.

En principe, selon Hugh Herr, une personne amputée d’un membre, comme lui, pourrait bénéficier d’une rééducation par IAM, et il envisage fortement de recourir à cette procédure. Selon l’Amputee Coalition, plus de 2 millions d’Américains vivent actuellement avec un membre perdu, et près de 200 000 jambes sont amputées chaque année aux États-Unis.

Du côté de la robotique, il existe déjà des prothèses de jambe commerciales qui pourraient être rendues compatibles avec l’interface neuronale. Le domaine qui a le plus besoin d’être développé est la connexion entre le site d’amputation et la prothèse. Selon M. Herr, il faudra attendre environ cinq ans pour que cette interface soit commercialisée.

Son objectif à long terme est l’intégration neuronale et l’incarnation, c’est-à-dire le sentiment qu’une prothèse fait partie du corps plutôt que d’être un outil. La nouvelle étude « est un pas en avant crucial – sans vouloir faire de mal ».

https://spectrum.ieee.org/prosthetic-leg