Robot-rééducation à domicile

Lorsqu'une personne subit un accident vasculaire cérébral, l'interruption du flux sanguin vers le cerveau peut entraîner une perte durable de la fonction des membres. La physiothérapie persistante peut améliorer le contrôle moteur en renforçant les connexions entre le membre et le cerveau. Aujourd'hui, un groupe de la Northeastern University a développé plusieurs appareils robotiques portables qui peuvent aider au processus de rééducation ; contrairement à d'autres dispositifs de rééducation, ceux-ci peuvent également permettre aux patients de poursuivre leur thérapie à domicile.

Genou plié : Cette version du dispositif de genou AKROD de la Northeastern University a été conçue pour aider un patient à retrouver sa fonction motrice après un AVC.

L'AVC est la principale cause d'invalidité aux États-Unis; plus des deux tiers des survivants d'un AVC restent avec un handicap, selon le Association nationale des accidents vasculaires cérébraux . Une thérapie physique répétitive qui applique une force sur un membre affecté peut encourager les signaux moteurs à atteindre le cerveau et à créer de nouvelles voies de contrôle. Ces exercices peuvent aider non seulement les personnes à se remettre d'un AVC, mais aussi celles qui souffrent d'autres affections, telles que la paralysie cérébrale ou les maladies musculaires dégénératives.

Il est bien entendu que plus vous le faites, mieux vous vous améliorez, dit Tariq Rahman , directeur du Centre de recherche et de développement orthopédique de la Fondation Nemours et professeur agrégé à l'Université Drexel.

Traditionnellement, les physiothérapeutes appliquent une force sur un membre manuellement : un groupe de thérapeutes, par exemple, aidera un patient à marcher sur un tapis roulant en déplaçant les jambes et en stabilisant le patient. Au cours des dernières décennies, de nombreux chercheurs se sont tournés vers la robotique pour trouver des dispositifs qui fournissent des forces aux jambes, aux bras, aux mains ou au bassin d'un patient. Les chercheurs espèrent que de tels dispositifs créeront un mouvement plus fluide, réagiront plus précisément aux améliorations des patients, mesureront les progrès plus précisément et permettront une récupération plus confortable et efficace. Plusieurs appareils de rééducation actuellement utilisés, comme le Rocomo Lokomat machine ou l'Université de Twente lopes , ont été conçus pour aider les gens à mieux marcher, mais ces systèmes ont tendance à être encombrants et coûteux.

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• Voir d'autres appareils de rééducation robotique sur lesquels le laboratoire travaille.

• Regardez le robot de rééducation de la main en action.

Les chercheurs du nord-est ont développé des appareils pour le genou, le poignet, le bassin et la cheville qui, selon eux, sont portables et suffisamment bon marché pour être loués par de petits centres de réadaptation ou médicaux, et potentiellement même par des patients individuels. L'équipe a gardé les appareils petits en utilisant une substance appelée fluide électro-rhéologique, qui devient plus collante lorsqu'un courant électrique est appliqué, créant ainsi une force de résistance plus forte dans l'appareil. Le fluide contient des particules qui forment des chaînes lorsque l'électricité est appliquée, transformant le liquide en un gel en quelques millisecondes.

Avec ce fluide, nous sommes en mesure de réduire la taille des composants mécaniques, comme le frein, dit Constantin Mavroidis , professeur et directeur du Laboratoire de mécatronique biomédicale à Northeastern. Le groupe affirme également qu'il a réduit la taille du moteur d'au moins la moitié par rapport aux moteurs typiques. En plus de la taille plus petite et du poids réduit, les moteurs à base de fluide offrent également un mouvement plus fluide, explique Mavroidis. On a l'impression qu'il ne s'agit pas vraiment d'un appareil mécanique mais d'un ressort souple.

Rahman dit que le travail du Nord-Est semble prometteur. Nous cherchons toujours à rendre les [appareils] moins chers, plus légers, plus petits et invisibles. Tout cela va dans la bonne direction, déclare Rahman, qui développe des appareils de rééducation robotique pour les enfants atteints de troubles musculaires à l'hôpital pour enfants Alfred DuPont. La plupart des appareils de rééducation que Rahman voit sont volumineux et encombrants et donc peu pratiques pour les patients à utiliser à la maison.

Pince lisse : Cet appareil robotique de rééducation de la main utilise un fluide qui modifie la résistance de l'appareil lorsqu'un courant électrique est appliqué.

La deuxième version de Northeastern d'une orthèse de rééducation active du genou, baptisée AKROD , utilise un fluide électro-rhéologique pour créer un frein sur l'appareil. AKROD se compose de deux orthèses circulaires légères au-dessus et deux au-dessous du genou, avec le liquide de frein générateur de puissance contenant des engrenages et des capteurs reposant le long du genou.

Un prochain numéro du Transactions IEEE sur la mécatronique rapports sur les tests de l'équipe du nord-est de l'appareil sur neuf patients en bonne santé. Les sujets ont subi des exercices de nage standard et ont également utilisé AKROD. Les chercheurs ont découvert qu'AKROD aidait les sujets à obtenir des résultats comparables à un système de rééducation commercial plus grand appelé Biodex System 3, qui se compose d'une chaise spécialement conçue, d'une cale-pied et d'un système informatique.

Une version plus récente de l'AKROD de Northeastern utilise un système basé sur un engrenage inspiré de la NASA au lieu du fluide spécial. L'entraînement à roulement à engrenages permet au système de soulever la jambe d'un patient pour corriger la marche, plutôt que d'appliquer simplement une force de résistance. L'appareil est encore relativement petit et léger, en raison d'une conception de boîte de vitesses compacte. L'appareil agit comme s'il avait un ressort virtuel, disent les chercheurs, en utilisant une force prudente pour pousser le patient dans la bonne position.

L'équipe de Northeastern a également testé un dispositif de rééducation de la main composé d'une poignée de préhension connectée à des capteurs et à des engrenages. L'appareil est entraîné par deux actionneurs avec le fluide électro-rhéologique, qui augmente ou diminue sa résistance lorsque le patient utilise la poignée pour naviguer dans un labyrinthe de jeux vidéo. L'appareil exerce non seulement les muscles de la main, mais aussi les muscles de l'avant-bras, et enregistre la force et la position de la main du patient. Les chercheurs ont également créé une version qui peut être utilisée dans une IRM pour imager le cerveau pendant qu'un patient subit les exercices de la main. Cela pourrait permettre à un médecin de voir l'effet de l'exercice sur le cerveau d'un patient, selon Mavroidis.

Nous sommes tellement intéressés par cette technologie car elle permet aux patients d'effectuer des répétitions de certains types de mouvements, dit Paul Bonato , professeur adjoint à la Harvard Medical School et directeur du laboratoire d'analyse de mouvement au Hôpital de réadaptation de Spaulding . Bonato collabore avec Mavroidis pour tester les appareils avec des patients à l'hôpital. Ils testent actuellement un petit nombre de patients avec les appareils AKROD, pelviens et manuels, dit Mavroidis.

Nous pouvons imaginer un type d'application de soins à domicile où ces appareils sont utilisés par le patient à la maison ou dans la communauté, explique Bonato.

Les dispositifs doivent encore subir des essais cliniques avant de pouvoir être mis à la disposition du public.

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