Un diagramme montre comment des capteurs externes (à gauche) pourraient mesurer les distances variables entre les billes magnétiques implantées (à droite).

Actuellement, la plupart des prothèses électriques sont contrôlées par des électrodes placées dans le moignon résiduel de l’utilisateur. Un nouveau système expérimental du MIT, cependant, est censé fonctionner mieux en remplaçant ces électrodes par des billes magnétiques implantées.

Dans une configuration classique, les électrodes sont soit implantées dans les muscles du bras ou de la jambe, soit collées à la peau. Dans tous les cas, les électrodes détectent les signaux électriques produits par les muscles lorsque l’utilisateur tente d’effectuer certaines actions. En fonction de ces signaux détectés, la prothèse se met à bouger en conséquence, permettant à l’utilisateur d’effectuer la tâche souhaitée.

Cette technologie est connue sous le nom d’électromyographie (EMG) et, selon le professeur Hugh Herr du MIT, ce n’est pas une solution idéale. « Lorsque vous utilisez un contrôle basé sur l’EMG, vous regardez un signal intermédiaire », explique-t-il. « Vous voyez ce que le cerveau dit au muscle de faire, mais pas ce que le muscle fait réellement ».

En collaboration avec Cameron Taylor, étudiant postdoctoral, et d’autres collègues, il a mis au point un autre système appelé magnétomicrométrie.

Il consiste à implanter deux petites billes magnétiques dans chacun des muscles du moignon, puis à utiliser des capteurs situés à l’extérieur du moignon pour suivre l’évolution de la distance entre les deux aimants dans chaque muscle. De cette manière, il est possible de détecter instantanément l’ampleur de l’étirement ou de la contraction de chaque muscle – et à quelle vitesse – de sorte qu’une prothèse puisse être activée très rapidement pour y répondre.

Lors de tests en laboratoire, des paires de billes de 3 mm de large ont été implantées dans les muscles du mollet de dindes. Lorsque les scientifiques ont fait bouger manuellement les articulations de la cheville des oiseaux, des capteurs magnétiques externes ont pu détecter et mesurer avec précision les mouvements des muscles du mollet associés en seulement trois millisecondes.

« Avec la magnétomicrométrie, nous mesurons directement la longueur et la vitesse du muscle », explique Hugh Herr. « Grâce à la modélisation mathématique du membre entier, nous pouvons calculer les positions et les vitesses cibles des articulations prothétiques à contrôler, puis un simple contrôleur robotique peut commander ces articulations. »

On espère que des études cliniques sur des amputés humains pourraient avoir lieu d’ici quelques années. À terme, cette technologie pourrait également être utilisée pour redonner de la mobilité aux personnes souffrant de lésions de la moelle épinière et pour contrôler les exosquelettes robotisés.

https://robotics.sciencemag.org/content/6/57/eabg0656

https://news.mit.edu/2021/magnet-prosthetic-limb-control-0818