Une équipe de chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Massachusetts General Hospital (MGH) a développé un robot portable souple capable d’aider de manière significative les mouvements du haut du bras et de l’épaule chez les personnes atteintes de SLA.
Quelque 30 000 personnes aux États-Unis sont touchées par la sclérose latérale amyotrophique (SLA), également connue sous le nom de maladie de Lou Gehrig, une maladie neurodégénérative qui endommage les cellules du cerveau et de la moelle épinière nécessaires au mouvement.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Massachusetts General Hospital (MGH) a développé un robot portable souple capable d’aider de manière significative les mouvements du haut du bras et de l’épaule chez les personnes atteintes de SLA.
« Cette étude nous donne l’espoir que la technologie portable robotique douce pourrait nous aider à développer de nouveaux appareils capables de restaurer les capacités fonctionnelles des membres chez les personnes atteintes de SLA et d’autres maladies qui privent les patients de leur mobilité », déclare Conor Walsh, auteur principal sur Science Médecine translationnelle document rendant compte du travail de l’équipe. Walsh est titulaire de la chaire Paul A. Maeder d’ingénierie et de sciences appliquées à SEAS, où il dirige le Harvard Biodesign Lab.
Le prototype d’assistance est souple, à base de tissu et alimenté sans fil par une batterie.
« Cette technologie est assez simple dans son essence », déclare Tommaso Proietti, premier auteur de l’article et ancien chercheur postdoctoral au laboratoire de Walsh, où le portable a été conçu et construit. « Il s’agit essentiellement d’une chemise avec des actionneurs gonflables en forme de ballon sous l’aisselle. Le ballon sous pression aide le porteur à combattre la gravité pour déplacer son bras et son épaule. »
Pour aider les patients atteints de SLA, l’équipe a développé un système de capteurs qui détecte le mouvement résiduel du bras et calibre la pressurisation appropriée de l’actionneur du ballon pour déplacer le bras de la personne en douceur et naturellement. Les chercheurs ont recruté dix personnes vivant avec la SLA pour évaluer dans quelle mesure l’appareil pourrait prolonger ou restaurer leur mouvement et leur qualité de vie.
L’équipe a découvert que le portable robotique doux – après un processus d’étalonnage de 30 secondes pour détecter le niveau unique de mobilité et de force de chaque porteur – améliorait l’amplitude de mouvement des participants à l’étude, réduisait la fatigue musculaire et augmentait les performances de tâches telles que tenir ou atteindre des objets. . Il a fallu moins de 15 minutes aux participants pour apprendre à utiliser l’appareil.
Ces systèmes sont également très sûrs, intrinsèquement, car ils sont faits de tissu et de ballons gonflables. Contrairement aux robots rigides traditionnels, lorsqu’un robot souple tombe en panne, cela signifie que les ballons ne se gonflent tout simplement plus. Mais le porteur ne risque pas de se blesser avec le robot. »
Tommaso Proietti, premier auteur
Walsh dit que le vêtement doux est léger sur le corps, se sentant comme un vêtement pour le porteur. « Notre vision est que ces robots doivent fonctionner comme des vêtements et être confortables à porter pendant de longues périodes », dit-il.
Son équipe collabore avec le neurologue David Lin, directeur de la clinique de neurorécupération de l’HGM, sur des applications de réadaptation pour les patients qui ont subi un AVC. L’équipe voit également des applications plus larges de la technologie, y compris pour les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière ou de dystrophie musculaire.
« Alors que nous travaillons au développement de nouveaux traitements modificateurs de la maladie qui prolongeront l’espérance de vie, il est impératif de développer également des outils qui peuvent améliorer l’indépendance des patients dans les activités quotidiennes », déclare Sabrina Paganoni, l’une des co-auteurs de l’article, qui est une médecin-chercheur au Healey & AMG Center for ALS du MGH et professeur associé au Spaulding Rehabilitation Hospital/Harvard Medical School.
Le prototype actuel développé pour la SLA n’était capable de fonctionner que sur les participants à l’étude qui avaient encore des mouvements résiduels dans la région des épaules. La SLA, cependant, progresse généralement rapidement en deux à cinq ans, rendant les patients incapables de bouger – et finalement incapables de parler ou d’avaler. En partenariat avec le neurologue MGH Leigh Hochberg, chercheur principal du système d’interface neurale BrainGate, l’équipe explore des versions potentielles de dispositifs portables d’assistance dont les mouvements pourraient être contrôlés par des signaux dans le cerveau. Un tel dispositif, espèrent-ils, pourrait un jour faciliter le mouvement chez les patients qui n’ont plus d’activité musculaire résiduelle.
Les commentaires des participants à l’étude ALS étaient inspirants, émouvants et motivants, dit Proietti.
« Regarder les gens dans les yeux pendant qu’ils effectuaient des tâches et expérimentaient des mouvements en utilisant le portable, entendre leurs commentaires selon lesquels ils étaient ravis de bouger soudainement leur bras d’une manière qu’ils n’avaient pas pu faire depuis des années, c’était un sentiment très doux-amer. »
L’équipe est impatiente que cette technologie commence à améliorer la vie des gens, mais elle prévient qu’elle en est encore à la phase de recherche, à plusieurs années de l’introduction d’un produit commercial.
« Les appareils portables robotiques souples sont une avancée importante sur la voie d’une fonction véritablement restaurée pour les personnes atteintes de la SLA. Nous sommes reconnaissants à toutes les personnes vivant avec la SLA qui ont participé à cette étude : ce n’est que grâce à leurs efforts généreux que nous pouvons progresser et développer de nouvelles technologies. « , dit Paganoni.
L’Office of Technology Development de Harvard a protégé la propriété intellectuelle découlant de cette étude et explore les possibilités de commercialisation.
Parmi les autres auteurs figurent Ciaran O’Neill, Lucas Gerez, Tazzy Cole, Sarah Mendelowitz, Kristin Nuckols et Cameron Hohimer.
Ce travail a été financé par le National Science Foundation EFRI Award (#1830896), le Cullen Education and Research Fund (CERF) Medical Engineering Prize for ALS et la Harvard School of Engineering and Applied Sciences.
