Esprit et aimant

Les personnes qui utilisent des membres prothétiques après une amputation ont souvent du mal à les faire bouger naturellement. Désormais, une nouvelle technique basée sur de minuscules aimants offre la possibilité d'un contrôle beaucoup plus précis et intuitif.

Aujourd'hui, la plupart des membres prothétiques sont contrôlés par électromyographie (EMG), qui utilise des électrodes implantées chirurgicalement ou placées sur la peau pour enregistrer les signaux électriques du cerveau qui indiquent aux muscles du membre résiduel de se contracter. Mais cela ne reflète pas ce que le muscle fait réellement. La magnétomicographie (MM), l'alternative expérimentale développée par les chercheurs du groupe de mécatronique de Hugh Herr au MIT Media Lab, repose plutôt sur des paires de billes magnétiques intégrées dans les tissus. En mesurant comment les aimants se déplacent les uns par rapport aux autres, les chercheurs peuvent calculer précisément combien et à quelle vitesse les muscles se contractent. Cette rétroaction peut être transmise à la prothèse avec peu de temps de latence.

Des paires d'aimants sont utilisées pour calculer comment les muscles du membre résiduel d'un amputé se déplacent, avec une rétroaction transmise à une prothèse en quelques millisecondes.

COURTOISIE DES CHERCHEURS

Les mesures pourraient ensuite être introduites dans un modèle informatique qui prédit où se trouverait le membre fantôme du patient dans l'espace, en fonction des contractions du muscle. Un patient serait en mesure de diriger l'appareil pour qu'il se déplace comme il le souhaite, les résultats correspondant à une image mentale de la position du membre.

Avec la magnétomicrométrie, nous mesurons directement la longueur et la vitesse du muscle, dit Herr. Grâce à la modélisation mathématique de l'ensemble du membre, nous pouvons calculer les positions cibles et les vitesses des articulations prothétiques à contrôler, puis un simple contrôleur robotique peut contrôler ces articulations.

Dans un article récemment publié sur le travail, qui utilisait des billes magnétiques de trois millimètres insérées dans les muscles du mollet des dindes, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient utiliser des capteurs magnétiques placés à l'extérieur des pattes pour déterminer la position des aimants avec une précision. de 37 microns (environ la largeur d'un cheveu humain) lorsqu'ils ont déplacé les articulations de la cheville des dindes. Ces mesures pouvaient être obtenues en trois millisecondes.

Dans les prochaines années, les chercheurs espèrent faire une petite étude chez l'homme avec des amputations sous le genou. Les capteurs utilisés pour contrôler le membre bionique pourraient être placés sur des vêtements, attachés à la peau ou fixés à l'extérieur de la prothèse.

Le MM pourrait également être utilisé pour améliorer le contrôle musculaire obtenu grâce à une technique appelée stimulation électrique fonctionnelle, qui est maintenant utilisée pour aider à restaurer la mobilité des personnes atteintes de lésions de la moelle épinière. Et cela pourrait potentiellement guider des exosquelettes robotiques, qui peuvent être attachés à une cheville ou à une autre articulation pour aider les personnes souffrant de faiblesse musculaire à la suite d'un accident vasculaire cérébral ou d'un autre problème de santé.

Essentiellement, les aimants et l'exosquelette agissent comme un muscle artificiel qui amplifiera la sortie des muscles biologiques du membre atteint d'AVC, explique Herr. C'est comme la direction assistée qui est utilisée dans les automobiles.

Notre espoir est que le MM remplacera l'électromyographie comme moyen dominant de relier le système nerveux périphérique aux membres bioniques, dit Herr. Il ajoute qu'une fois insérées dans le muscle, les perles pourraient rester en place toute une vie sans avoir besoin d'être remplacées.

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