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Exosquelettes personnels pour paraplégiques
Les exosquelettes - des machines portables et motorisées qui peuvent aider les mouvements d'une personne - ont été largement limités aux films ou à l'utilisation militaire, mais les progrès récents pourraient bientôt amener les appareils au domicile des personnes paralysées.
Étapes assistées : Un patient paralysé se tient debout à l'aide de l'exosquelette de Berkeley. L'exosquelette déplace les hanches et les genoux du patient pour imiter une marche naturelle.
Jusqu'à présent, les exosquelettes ont été utilisés pour augmenter la force des soldats ou pour aider les patients hospitalisés à réapprendre à marcher. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont démontré un exosquelette qui est portable et permet aux paraplégiques de marcher dans une démarche relativement naturelle avec un entraînement minimal. Cela pourrait être une amélioration pour les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière qui passent beaucoup de temps dans des fauteuils roulants, ce qui peut provoquer des plaies ou une détérioration des os.
Les exosquelettes médicaux existants pour les patients qui ont perdu la fonction de leurs membres inférieurs n'ont pas été équipés de sources d'alimentation ou ont été conçus pour une utilisation attachée dans les centres de rééducation, afin de corriger et de conditionner la démarche d'un patient.
En revanche, l'exosquelette de Berkeley combine la liberté de ne pas être attaché à une démarche naturelle, explique Katherine Strausser, doctorante et l'une des chercheuses principales du projet Berkeley. La semaine dernière, lors de la conférence ASME Dynamic System and Control 2010 à Cambridge, Massachusetts, Strausser a présenté les résultats expérimentaux de quatre paraplégiques qui ont utilisé l'exosquelette.
D'autres exosquelettes mobiles, comme ceux développés par des sociétés telles que Rex Bionics ou Cyberdene, n'essaient pas d'imiter une démarche naturelle, explique Strausser. Parce que la marche est un mouvement dynamique qui tombe essentiellement vers l'avant, dit Strausser, de nombreux modèles optent pour un shuffle au lieu d'une démarche naturelle, car c'est plus sûr et beaucoup plus facile. Cependant, imiter une démarche naturelle imite l'efficacité de la marche naturelle et ne fatigue pas les hanches, dit Strausser.
L'appareil Berkeley, qui abrite un ordinateur et une batterie, s'attache sur le dos d'un utilisateur comme un sac à dos et peut fonctionner de six à huit heures avec une seule charge. Les pompes entraînent le fluide hydraulique pour déplacer la hanche et les genoux en même temps, de sorte que la hanche se balance d'un pas lorsqu'un genou se plie. L'appareil planifie des trajectoires de marche basées sur des données (sur les angles des membres, la flexion du genou et le dégagement des orteils) recueillies à partir des démarches naturelles des personnes. Des capteurs de pression dans chaque talon et pied garantissent que les deux pieds ne quittent pas le sol en même temps.
Le programme de Berkeley a été un succès. Les quatre paraplégiques décrits dans l'exposé de Strausser, dont trois étaient en fauteuil roulant depuis des années, ont pu marcher avec l'appareil après seulement deux heures d'entraînement. C'est très facile d'entrer, dit Strausser. Il déplace votre jambe exactement comme vous le feriez dans votre démarche normale. Pour commencer une étape, l'exosquelette nécessite qu'un utilisateur appuie sur un bouton d'une télécommande ; l'équipe travaille sur une interface plus intuitive.
Lors de la conception de l'exosquelette médical, qui utilise des pièces de deux exosquelettes militaires, l'équipe avait besoin de contrôleurs et d'une conception prenant en compte le manque de force de l'utilisateur. Alors que les exosquelettes militaires fonctionnent avec le mouvement d'un soldat pour ajouter de la force, les exosquelettes médicaux font le contraire, luttant contre les démarches incorrectes ou exécutant la démarche, explique Strausser. Le plus gros problème est de maintenir une personne dans «l'exo» en toute sécurité, dit-elle. Après des essais sur le terrain à l'Université de Virginie Laboratoire d'analyse clinique du mouvement et de performance motrice l'année dernière, le groupe a développé une conception exclusive qui empêche les utilisateurs de glisser hors de l'exosquelette et répartit le poids de la machine de 80 livres. Le groupe prévoit d'alléger l'appareil et d'en faire une version à faible coût que les patients pourront utiliser chez eux. (Le groupe de recherche est affilié à une entreprise, Berkeley Bionics, qui envisage de commencer à vendre une forme de la technologie.)
Dans l'ensemble, je pense que c'est un très bon appareil, déclare Panagiotis Artemiadis, un chercheur du MIT qui a entendu le discours de Strausser. Il développe un exosquelette appelé MIT-SkyWalker qui aide les patients victimes d'un AVC à s'entraîner à marcher sur une machine qui ressemble à un tapis roulant. Il dit qu'il peut imaginer l'appareil de Berkeley utilisé par les patients chez eux, en particulier si les chercheurs réduisent le poids.
D'autres exosquelettes mobiles pour aider les personnes paralysées commencent tout juste à arriver sur le marché. société allemande Argo Medical Technologies sort son premier produit, un exosquelette à 100 000 euros destiné à être utilisé dans les centres de rééducation, en octobre. La société prévoit de publier une version domestique peu de temps après pour environ la moitié du prix. Contrairement à l'exosquelette de Berkeley, celui-ci, baptisé ReWalk, prend quelques semaines à l'utilisateur pour apprendre. C'est comme obtenir un permis de conduire, explique John Frijters, vice-président du développement commercial chez Argo. ReWalk est personnalisable, capable d'adapter la sensibilité des capteurs, la longueur des pas et la foulée en fonction de la sensation de l'utilisateur. Il pèse environ 45 livres et fonctionne de huit à 10 heures avec une charge, selon Frijters.
Bien que ReWalk n'ait pas encore de données à partager sur les avantages de l'utilisation d'exosquelettes, des dizaines de patients ont testé ReWalk, et ils apprécient tous l'avantage d'être actifs, explique Frijters. Ils ont la possibilité de se lever du fauteuil roulant et de marcher à nouveau. C'est très émotif.