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Des prothèses avancées pourraient bientôt transformer la vie de millions de personnes amputées

Pour beaucoup de personnes, les prothèses avancées contrôlées par les signaux biologiques du patient sont en passe de devenir une réalité grâce au travail effectué par INPUT, qui réunit des technologies de pointe.

Santé

Plus de 2 millions de personnes ont subi une amputation dans toute l’Europe. Grâce au financement de l’UE, les progrès réalisés dans le domaine des prothèses se rapprochent de plus en plus d’une amélioration spectaculaire de la vie des personnes qui ont perdu un membre. Le projet INPUT est à la pointe de ces développements. INPUT s’appuie sur deux précédents projets de recherche financés par l’UE, AMYO et MYOSENS, qui ont travaillé à la transformation de signaux biologiques du corps en mouvement dans des membres artificiels. Fait significatif, les chercheurs ont réussi à obtenir le contrôle simultané et proportionnel de deux degrés de liberté. INPUT s’est moins concentré sur la création de nouvelles approches, et davantage sur l’amélioration de l’état actuel des techniques, afin de se rapprocher d’une utilisation commercialisable par un grand nombre de personnes amputées. «L’objectif principal du projet INPUT était de développer et de tester de manière approfondie un meilleur contrôle des prothèses des membres supérieurs, comprenant l’amélioration du matériel et des logiciels, la formation et la rééducation des patients», explique Sebastian Amsüss, coordinateur scientifique chez Otto Bock Healthcare et coordinateur du projet INPUT.

Comment ça marche?

Le membre prothétique fonctionne en interprétant les signaux musculaires du membre résiduel de la personne amputée. «Le mouvement est initié par le cerveau sous la forme d’activation de neurones spécifiques. Ces impulsions électriques parcourent la moelle épinière, pénètrent dans les nerfs périphériques et se retrouvent dans les muscles», explique M. Amsüss. Les motoneurones du cerveau déclenchent un mouvement physique dans les muscles, qui se contractent pour transmettre des informations électriques qui sont captées par les capteurs de la prothèse. «Bien qu’il soit amplifié et multiplié, le stimulus électrique au niveau du muscle est très semblable à celui qui provient du cerveau, une simple “connexion par câble” pour ainsi dire», ajoute M. Amsüss. Dans le cas d’un membre supérieur amputé, cela est possible car de nombreux muscles qui font bouger notre poignet, notre paume et nos doigts se trouvent en réalité dans nos avant-bras. Serrez votre poing droit ou remuez vos doigts en tenant votre avant-bras droit juste sous le coude avec votre main gauche et vous le remarquerez. «Ainsi, après l’amputation d’une main, de nombreux muscles qui contrôlaient cette main sont toujours présents, ce qui signifie par exemple que la personne amputée peut toujours initier le mouvement de son poignet. La sensation est à peu près la même qu’avant l’amputation, en raison de l’émission des mêmes commandes venant du cerveau qui se retrouvent ensuite dans les muscles. C’est ce qu’on appelle le mouvement des membres fantômes», explique M. Amsüss.

Les défis sur la voie du succès

La durée du projet n’a pas été suffisante pour obtenir des solutions fiables et solides pour tous les objectifs fixés par le projet. Par exemple, dans le développement du matériel, l’équipe a cherché à concevoir une toute nouvelle approche intégrée des électrodes, qui s’est avérée plus compliquée que prévu. Néanmoins, l’équipe a réussi à générer une vaste quantité de connaissances et d’expériences, qui seront vitales pour les développements futurs. «Nous avons généré plus de 10 itérations des matériaux de revêtement des électrodes, des combinaisons de matériaux et des techniques de fabrication, testé un grand nombre d’algorithmes d’apprentissage automatique et généré trois nouveaux jeux de rééducation sur ordinateur pour la formation des patients. Tous ces éléments ont apporté des connaissances techniques précieuses, même si leur association dans un seul système n’a pas encore abouti», conclut M. Amsüss.

Mots‑clés

INPUT, prothèses, avancé, préhension, membre, électrique, signaux

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