De Star Wars à la vraie vie : une nouvelle prothèse transforme des vies

Fourni par Appareils analogiques Inc.

Bien que Luke Skywalker ne fasse qu'une apparition dans le dernier film Star Wars, sa réapparition éveille également l'intérêt pour un membre prothétique surnommé le héros fictif à la main cybernétique. (Les fans se souviendront que l'appendice bionique a remplacé la main droite de Luke, qu'il a perdue lors d'un duel au sabre laser avec Dark Vador en Star Wars épisode V : L'Empire contre-attaque *.)

Le bras DEKA. Photo de DEKA Research and Development Corp. Utilisée avec permission.

Le DEKA Arm - que son inventeur, Dean Kamen, appelle affectueusement Luke - est un véritable appareil créé par les esprits ingénieurs de la société Kamen's New Hampshire, DEKA Recherche et Développement . Luke, le bras prothétique le plus avancé jamais approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, traduit les signaux des muscles afin d'effectuer des tâches complexes, telles que fléchir les doigts et saisir des objets. Il s'agit d'une innovation transformatrice dans les prothèses des membres supérieurs pour les amputés.

De la science-fiction au fait médical

Quand le Approuvé par la FDA l'appareil à commercialiser en 2014, il a appelé le DEKA Arm System le premier bras prothétique capable d'effectuer plusieurs mouvements motorisés simultanés contrôlés par des signaux électriques provenant d'électrodes d'électromyogramme (EMG) qui détectent l'activité électrique dans les muscles proches de l'endroit où la prothèse est attachée. Les signaux électriques des électrodes et des autres dispositifs d'entrée de l'utilisateur sont ensuite convertis par l'ordinateur principal du bras pour contrôler jusqu'à 10 articulations alimentées.

Parmi les caractéristiques les plus innovantes du bras DEKA, il y a la capacité de son poignet et de ses doigts à ajuster les positions pour obtenir plusieurs prises différentes sélectionnables par l'utilisateur. De plus, des capteurs de force dans la main permettent à l'utilisateur du bras de contrôler précisément la prise. Le bras prothétique est similaire en taille et en poids à un membre naturel, et il peut être contrôlé par une variété d'entrées. Un ordinateur sur la prothèse reçoit les signaux EMG et les interprète pour faire ouvrir ou fermer les doigts, ou pour changer la configuration de la préhension pour permettre à l'utilisateur de saisir une pièce de monnaie, par exemple.

Avec le bras DEKA, une personne amputée peut facilement faire des choses comme tenir une tasse de café, attacher ses lacets et manipuler des fermetures éclair, des activités qui étaient auparavant difficiles à faire avec des prothèses passives.

Pour effectuer des mouvements aussi complexes, les ingénieurs de DEKA ont réalisé qu'ils avaient également besoin d'entrées de commande supplémentaires. Leur solution consistait à mettre en place des capteurs spéciaux sur les pieds de l'utilisateur qui transmettent sans fil des signaux à l'ordinateur du bras, permettant à l'utilisateur de contrôler plusieurs articulations simultanément.

Plusieurs composants Analog Devices, Inc., (ADI), y compris amplificateurs d'instrumentation , isolateurs numériques , et amplificateurs opérationnels doubles — ont été intégrés dans la conception de la chaîne de signal de DEKA. Ces composants hautes performances aident DEKA à garantir que le bras répond aux exigences critiques en termes de sécurité, d'efficacité et de disponibilité du système pour le marché.

Ces composants et d'autres ADI figuraient parmi ceux testés au cours du processus d'approbation du système de bras par la FDA, lorsque l'agence a examiné les données relatives aux logiciels et aux systèmes électriques et de batterie, les mesures d'atténuation pour empêcher ou arrêter les mouvements involontaires des mécanismes du bras et de la main, les tests de durabilité (tels que capacité à résister à l'exposition à des facteurs environnementaux courants tels que la poussière et la pluie légère) et aux essais d'impact.

Une technologie innovante ouvre des possibilités de transformation

Cette avancée radicale dans le domaine des prothèses découle d'un défi qui a duré des décennies. Avant le bras DEKA, les prothèses étaient basées sur des conceptions lancées il y a plus de 100 ans. Et tandis que la technologie des membres inférieurs est devenue plus avancée au fil des décennies, la technologie des membres supérieurs a pris du retard en raison de ses problèmes médicaux et techniques plus difficiles. Ainsi, en 2006, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) du gouvernement américain a mis en place un programme appelé Révolutionner les prothèses avec un objectif ambitieux : concevoir une prothèse de bras avec la fonctionnalité d'un membre naturel.

La DARPA a approché DEKA pour créer une solution qui améliorerait considérablement la qualité de vie des amputés - une solution suffisamment délicate pour ramasser un raisin, mais suffisamment robuste pour manipuler des outils tels qu'une perceuse à main. Les ingénieurs DEKA ont atteint cet objectif. Désormais, avec le bras DEKA, une personne amputée peut faire des choses en toute sécurité, comme tenir une tasse de café, attacher ses lacets et manipuler des fermetures éclair, des activités qui étaient auparavant difficiles à réaliser avec des prothèses passives.

Dans le cadre de sa demande auprès de la FDA, le système DEKA a fait l'objet d'une étude d'optimisation financée par le Department of Veterans Affairs (VA) et réalisée dans les centres médicaux VA et U.S. Department of Defense. Quatre-vingt-dix pour cent des amputés qui ont participé à l'étude ont pu effectuer des tâches ménagères et d'auto-soins courantes mais complexes avec le bras DEKA qu'ils n'étaient pas en mesure d'effectuer avec leurs prothèses existantes.

Cette innovation technologique transforme véritablement des vies. C'est en avance sur ce qui est possible - et ce n'est que le début.

* Star Wars épisode V : L'Empire contre-attaque est une marque déposée de Lucasfilm.

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