Les jambes prothétiques contrôlées par le système neuronal de la personne apportent une démarche naturelle

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Évalué médicalement par Carmen Pope, BPharm. Dernière mise à jour le 1er juillet 2024.

Par Dennis Thompson HealthDay Reporter

LUNDI 1er juillet 2024 – Les prothèses de jambe « intelligentes » peuvent aider les personnes amputées à adopter une démarche de marche naturelle, mais cela se fait grâce à des capteurs robotiques et à des algorithmes qui font avancer le membre à des rythmes prédéterminés.

A Une meilleure façon serait de donner aux gens un contrôle total sur le membre via leur système nerveux - et c'est exactement ce que prétend une équipe de recherche du MIT.

Une procédure chirurgicale expérimentale combinée à un membre robotique de pointe peut restaurer une démarche de marche complètement naturelle, entièrement pilotée par le système nerveux d'une personne, rapportent des chercheurs dans le numéro du 1er juillet de la revue Nature Medicine.

La procédure reconnecte les muscles du membre résiduel, permettant aux patients de recevoir des informations précises et en temps réel sur la position de leur membre prothétique pendant la marche, ont expliqué les chercheurs.

Sept patients ayant subi cette opération ont pu marcher plus vite, éviter les obstacles et monter les escaliers beaucoup plus naturellement que les personnes ayant subi une amputation traditionnelle.

« Personne n'a été capable de montrer un tel niveau de contrôle cérébral. qui produit une démarche naturelle, où le système nerveux de l'humain contrôle le mouvement, et non un algorithme de contrôle robotique », a déclaré le chercheur principal Hugh Herr, co-directeur du K. Lisa Yang Center for Bionics au MIT.

La plupart des mouvements des bras et des jambes sont contrôlés par des paires de muscles qui s'étirent et se contractent à tour de rôle, ont indiqué les chercheurs dans leurs notes de référence.

Une amputation traditionnelle sous le genou perturbe l'interaction de ces paires de muscles, ce qui rend difficile pour le système nerveux de suivre et de contrôler les mouvements.

En conséquence, les personnes souffrant de ce type d’amputation ont du mal à contrôler une jambe prothétique car elles ne peuvent pas détecter avec précision où se trouve la jambe dans l’espace. Ils doivent s'appuyer sur des contrôleurs et des capteurs robotiques pour établir une démarche de marche et s'adapter aux pentes et aux obstacles.

Pour aider les gens à obtenir un contrôle neuronal total sur leurs prothèses de jambe, Herr et ses collègues ont développé ce qu'ils appellent un agoniste-antagoniste. Chirurgie de l'interface myoneurale (IAM).

Au lieu de simplement sectionner des paires de muscles, la chirurgie AMI relie les deux extrémités des muscles. De cette façon, ils communiquent toujours de manière dynamique les uns avec les autres à l'intérieur de ce qui reste de la jambe.

La chirurgie AMI peut être pratiquée pendant une amputation ou lors d'une procédure de suivi après l'amputation initiale, ont indiqué les chercheurs.

Une étude réalisée en 2021 par le laboratoire de Herr a révélé que les muscles d'un membre traité par chirurgie AMI produisaient des signaux électriques similaires à ceux émis par leur membre intact.

Dans l'étape suivante, les chercheurs ont commencé à déterminer un moyen pour ces signaux électriques de générer des commandes à un membre prothétique, et en même temps de recevoir un retour du membre sur sa position pendant la marche.

De cette façon, une personne amputée après une intervention chirurgicale AMI pourrait à la fois contrôler une jambe prothétique et utiliser le feedback pour ajuster automatiquement sa démarche selon ses besoins.

La nouvelle étude montre que le feedback sensoriel se traduit effectivement par une marche fluide, capacité quasi naturelle à marcher et à franchir les obstacles.

Dans l'étude, les chercheurs ont comparé sept amputés d'IAM à sept personnes ayant subi des amputations traditionnelles sous le genou.

Tous les participants ont utilisé le même type de jambe bionique : une prothèse avec une cheville motorisée, équipé d'électrodes capables de recevoir des signaux électriques provenant des principaux groupes musculaires de la jambe.

Ces signaux sont introduits dans un contrôleur robotique qui aide la prothèse à calculer l'ampleur de la flexion de la cheville, le couple à appliquer et la puissance à fournir.

Les chercheurs ont testé tous les amputés avec le niveau -marcher au sol, monter une pente, descendre une rampe, monter et descendre des escaliers et se promener sur une surface plane en évitant les obstacles.

Ceux qui ont subi l'amputation AMI étaient capables de marcher plus vite, à peu près au même rythme que les personnes non amputées.

Ils ont également franchi les obstacles plus facilement et ont eu des mouvements plus naturels, selon les résultats. Ils étaient mieux à même de coordonner le mouvement de leur membre prothétique avec celui de leur membre naturel et pouvaient décoller du sol avec à peu près la même force qu'une personne non amputée.

« La cohorte qui n’avait pas d’IAM était capable de marcher, mais les mouvements prothétiques n’étaient pas naturels et leurs mouvements étaient généralement plus lents », a déclaré Herr. dans un communiqué de presse du MIT.

Fait intéressant, l'amélioration du mouvement s'est produite même si la quantité de retour sensoriel fourni par l'AMI est inférieure à 20 % de celle normalement reçue par les personnes qui ont encore leur jambe complète, ont noté les chercheurs.

"L'une des principales découvertes ici est qu'une légère augmentation du feedback neuronal de votre membre amputé peut restaurer une contrôlabilité neuronale bionique significative, à un point où vous permettez aux gens de contrôler directement neuronalement la vitesse de marche, de s'adapter à différents terrains et évitez les obstacles », a déclaré le chercheur principal Hyungeun Song, chercheur postdoctoral au département des médias du MIT. Lab.

L'objectif de Herr est, à terme, de « reconstruire » les corps humains en reliant des prothèses aux membres de manière à leur donner une sensation naturelle et normale.

« Le problème de cette approche à long terme est que l'utilisateur ne se sentira jamais incarné dans sa prothèse. Ils ne considéreraient jamais la prothèse comme faisant partie de leur corps, d’eux-mêmes », a déclaré Herr. "L'approche que nous adoptons consiste à essayer de connecter de manière globale le cerveau humain à l'électromécanique."

Sources

  • MIT, communiqué de presse, 1er juillet 2024

    • Avertissement : Les données statistiques contenues dans les articles médicaux fournissent des tendances générales et ne concernent pas les individus. Les facteurs individuels peuvent varier considérablement. Demandez toujours un avis médical personnalisé pour prendre des décisions individuelles en matière de soins de santé.

    Source : Journée Santé

    Publié : 2024-07-02 01:15

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