Les chevilles prothétiques robotisées contrôlées par l’influx nerveux permettent aux amputés de bouger plus « naturellement », améliorant ainsi leur stabilité, selon une nouvelle étude de l’Université d’État de Caroline du Nord et de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill.
« Ce travail s’est concentré sur le » contrôle postural « , ce qui est étonnamment compliqué », explique Helen Huang, auteur correspondant de l’étude et professeur émérite de la famille Jackson au Département commun de génie biomédical de NC State et de l’UNC.
« En gros, lorsque nous sommes immobiles, notre corps s’adapte constamment pour nous maintenir stables. Par exemple, si quelqu’un nous heurte alors que nous faisons la queue, nos jambes effectuent une grande variété de mouvements que nous ne pouvons même pas faire. Nous travaillons avec des personnes amputées d’un membre inférieur et elles nous disent que parvenir à une telle stabilité avec des prothèses est un défi de taille. Et cette étude démontre que les chevilles prothétiques robotisées, contrôlées à l’aide de prothèses Les signaux électromyographiques (EMG) sont exceptionnellement efficaces pour permettre aux utilisateurs d’atteindre cette stabilité naturelle. Les signaux EMG sont les signaux électriques enregistrés par les muscles d’un individu.
La nouvelle étude s’appuie sur des travaux antérieurs, qui ont démontré que le contrôle neuronal d’une cheville prothétique motorisée peut restaurer une gamme de capacités, notamment se tenir debout sur des surfaces difficiles et s’accroupir.
Pour cette étude, les chercheurs ont travaillé avec cinq personnes amputées sous le genou sur une jambe. Les participants à l’étude ont été équipés d’un prototype de cheville prothétique robotique qui répond aux signaux EMG captés par les capteurs situés sur la jambe.
Fondamentalement, les capteurs sont placés sur les muscles du site de l’amputation. Lorsqu’un participant à l’étude pense à déplacer le membre amputé, cela envoie des signaux électriques à travers le muscle résiduel du membre inférieur. Les capteurs captent ces signaux à travers la peau et traduisent ces signaux en commandes pour le dispositif prothétique. »
Aaron Fleming, co-auteur de l’étude et récent doctorat. diplômé de NC State
Les chercheurs ont dispensé une formation générale aux participants à l’étude en utilisant le prototype, afin qu’ils soient quelque peu familiarisés avec la technologie.
Les participants à l’étude ont ensuite été chargés de réagir à une « perturbation attendue », ce qui signifie qu’ils devaient réagir à quelque chose qui pourrait perturber leur équilibre. Dans la vie de tous les jours, cela peut être comme attraper un ballon ou faire ses courses. Cependant, afin de reproduire précisément les conditions au cours de l’étude, les chercheurs ont développé un système mécanique conçu pour mettre à l’épreuve la stabilité des participants.
Il a été demandé aux participants à l’étude de réagir à la perturbation attendue dans deux conditions : en utilisant les prothèses qu’ils utilisaient habituellement ; et en utilisant le prototype prothétique robotique.
« Nous avons constaté que les participants à l’étude étaient nettement plus stables lorsqu’ils utilisaient le prototype robotique », explique Fleming. « Ils étaient moins susceptibles de trébucher ou de tomber. »
« Plus précisément, le prototype robotique a permis aux participants à l’étude de modifier leur stratégie de contrôle postural », explique Huang. « Pour les personnes dont le membre inférieur est intact, la stabilité posturale commence au niveau de la cheville. Pour les personnes qui ont perdu leur membre inférieur, elles doivent normalement compenser le manque de contrôle de la cheville. Nous avons constaté que l’utilisation de la cheville robotique qui répond aux signaux EMG permet aux utilisateurs de revenir à leur réponse instinctive pour maintenir la stabilité.
Dans une partie distincte de l’étude, les chercheurs ont demandé aux participants de se balancer d’avant en arrière tout en utilisant leur prothèse normale et en utilisant le prototype de prothèse robotique. Les participants à l’étude étaient équipés de capteurs conçus pour mesurer l’activité musculaire sur l’ensemble du bas du corps.
« Nous avons constaté que les schémas d’activité musculaire dans le bas du corps étaient très différents lorsque les gens utilisaient les deux prothèses différentes », explique Huang. « Fondamentalement, les schémas d’activation musculaire lors de l’utilisation du prototype de prothèse étaient très similaires aux schémas que nous observons chez les personnes qui utilisent pleinement deux membres inférieurs intacts. Cela nous indique que le prototype que nous avons développé imite suffisamment fidèlement le comportement du corps pour permettre aux personnes de fonctionner normalement. » Les modèles neuronaux reviennent. Ceci est important, car cela suggère que la technologie sera quelque peu intuitive pour les utilisateurs.
« Nous pensons qu’il s’agit d’une découverte cliniquement significative, car la stabilité posturale est un problème important pour les personnes qui utilisent des prothèses. Nous menons actuellement un essai plus vaste avec plus de personnes pour démontrer les effets de la technologie et identifier les individus qui pourraient en bénéficier le plus. « .
