L'AVC est la principale cause d'invalidité grave à long terme aux États-Unis, avec environ 17 millions de personnes qui en souffrent chaque année. Environ 8 survivants d'un AVC sur 10 souffrent d ' »hémiparésie », une paralysie qui affecte généralement les membres et les muscles faciaux d'un côté de leur corps, et provoque souvent de graves difficultés à marcher, une perte d'équilibre avec un risque accru de chute, ainsi comme une fatigue musculaire qui s'installe rapidement pendant les efforts. Souvent, ces déficiences les empêchent également d'effectuer des activités quotidiennes de base.
Pour permettre aux patients ayant subi un AVC de récupérer, de nombreux centres de réadaptation se sont tournés vers les exosquelettes robotiques. Mais bien qu'il existe maintenant une gamme d'appareils passionnants qui permettent aux gens de marcher à nouveau qui étaient initialement totalement incapables de le faire, il reste d'importantes recherches actives essayant de comprendre comment appliquer au mieux la robotique portable pour la réadaptation après un AVC. Malgré la promesse, les récentes lignes directrices de pratique clinique recommandent désormais même de ne pas utiliser de thérapies robotiques lorsque l'objectif est d'améliorer la vitesse de marche ou la distance.
En 2017, une équipe multidisciplinaire d'ingénieurs en mécanique et en électricité, de concepteurs de vêtements et d'experts en neuroréhabilitation au Wyss Institute for Biologically Inspired de Harvard et à la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et au Boston University College (BU) College of Health Et sciences de la réadaptation: le Sargent College a montré qu'un exosuit robotique doux pour chevilles, attaché à une batterie et un moteur externes, était en mesure d'améliorer considérablement les fonctions de démarche biomécanique chez les patients ayant subi un AVC lorsqu'ils étaient portés en marchant sur un tapis roulant. L'effort d'équipe interinstitutionnelle et interdisciplinaire a été dirigé par les professeurs de Wyss Conor Walsh, Ph.D. et Lou Awad, P.T., D.P.T., Ph.D, avec Terry Ellis, Ph.D., P.T., N.C.S. de BU.
Maintenant, la même équipe a franchi une étape cruciale dans la conversion de sa technologie vers une stratégie de réadaptation. En utilisant une version non attachée de l'exosuit qui porte sa propre batterie et son propre moteur, ils ont montré dans une cohorte de six survivants post-AVC atteints d'hémiparésie que leur appareil pouvait augmenter considérablement la vitesse de marche des individus en moyenne de 0,14 mètre par seconde, avec une personne qui marche jusqu'à 0,28 mètres par seconde plus rapidement. Lorsqu'on leur a demandé de marcher le plus loin possible en 6 minutes, ces mêmes personnes ont pu aller 32 mètres plus loin, en moyenne, une personne voyageant plus de 100 mètres plus loin. Ces résultats sont publiés dans Journal ouvert de l'IEEE de l'ingénierie en médecine et biologie (OJEMB).
«La grande majorité des personnes qui ont subi un AVC marchent lentement et ne peuvent pas marcher très loin. Une marche plus rapide et plus longue après la physiothérapie est l'un des résultats les plus importants souhaités par les patients et les cliniciens. Si ni la vitesse ni la distance ne sont modifiées par une thérapie , il serait difficile de considérer cette thérapie comme efficace « , a déclaré Lou Award, PT, DPT, Ph.D., membre associé de la faculté de Wyss Institute, premier auteur de l'étude qui a correspondu les résultats à IEEE OJEMB avec Walsh. « Les niveaux d'amélioration de la vitesse et de la distance que nous avons trouvés dans notre étude exploratoire ont dépassé nos attentes pour un effet immédiat sans aucune formation et mettent en évidence la promesse de la technologie des exosuit. » Awad est également professeur adjoint au BU's College of Health and Rehabilitation: Sargent College et directeur du Neuromotor Recovery Laboratory.
L'exosuit déployé dans cette étude pèse moins de cinq kilogrammes et cible les membres des survivants d'un AVC pendant des phases distinctes du cycle de marche. Entièrement mobile, il est alimenté par une batterie et initié par une unité d'actionneur tous deux portés aux hanches. Il fournit une puissance mécanique aux chevilles via un mécanisme basé sur des câbles, grâce auquel les câbles et d'autres parties de l'exosuit sont ancrés au corps par des textiles fonctionnels légers. Outre son faible poids et son potentiel de réduction des asymétries de démarche, le fait que les patients ne le portent que du côté parétique altéré, contrairement aux systèmes d'exosquelettes rigides – dont beaucoup doivent être portés des deux côtés.
L'équipe de Walsh a conçu l'exosuit pour aider à la flexion plantaire, le mouvement de la cheville qui pousse le pied vers le sol pendant la phase d'appui du cycle de marche, et avec la dorsiflexion, dans laquelle le pied est levé et les orteils tirés vers le tibia pendant la phase de swing. Ces deux mouvements sont altérés de façon variable lors de la marche hémiparétique post-AVC, et les survivants présentent souvent un «pied tombant», une incapacité à soulever le pied des chevilles. Walsh, dont le groupe a été pionnier et largement validé la technologie des exosuit doux au cours des dernières années, est également professeur Paul A. Maeder d'ingénierie et de sciences appliquées au SEAS et fondateur du Harvard Biodesign Lab.
Pour démontrer une large applicabilité de leur approche chez les survivants d'un AVC atteints d'hémiparésie, l'équipe s'est concentrée sur six personnes hémiparétiques présentant des degrés de gravité et des types de déficiences variables, toutes entrées dans une phase chronique. Après une première évaluation clinique des patients et des ajustements de l'exosuit aux individus, les chercheurs ont effectué une série de tests sur une passerelle de 30 mètres. Le port de l'exosuit sans propulsion n'a pas causé d'inconvénients en ce qui concerne la vitesse de marche, les distances ou les coûts énergétiques des participants par rapport au moment où ils ne portaient pas l'exosuit. Lorsque l'exosuit a été mis sous tension, « nous avons constaté des améliorations importantes et immédiates de la vitesse de marche et de la distance, qui sont des résultats significatifs qui font une réelle différence dans la vie quotidienne des personnes qui ont subi un AVC. Ce sont ces types de résultats cliniquement significatifs qui stimulent l'excitation parmi les physiothérapeutes et autres dans la communauté de la réadaptation « , a déclaré le co-auteur Ellis, Ph.D., PT, NCS, directeur du Center for Neurorehabilitation au Sargent College et professeur agrégé et président de la physiothérapie à BU.
Nos équipes d'ingénierie et cliniques de Harvard et de l'Université de Boston sont très motivées par ces résultats pour affiner la technologie et étudier son impact immédiat sur les survivants d'un AVC avec un large éventail de capacités de marche. Nous sommes également impatients d'explorer les applications thérapeutiques dans les milieux cliniques et la marche quotidienne à la maison et dans la communauté. «
Lou Awad, P.T., D.P.T., Ph.D., premier auteur de l'étude, membre du corps professoral associé de l'Institut Wyss
« Cette étude de l'équipe montre à merveille comment la technologie des exosuit développée au Wyss Institute et ses partenaires pourrait faire une réelle différence dans la vie de nombreux survivants d'un AVC, et c'est une démonstration convaincante de la façon dont le modèle de traduction de l'Institut crée et conduit rapidement de nouvelles solutions. à certains de nos principaux problèmes de santé qui peuvent changer la vie des patients pour le mieux « , a déclaré le directeur fondateur de l'Institut Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., qui est également professeur de biologie vasculaire Judah Folkman à la Harvard Medical School et au Programme de biologie vasculaire au Boston Children's Hospital, ainsi que professeur de bio-ingénierie au SEAS.
La source:
Institut Wyss pour l'ingénierie d'inspiration biologique à Harvard
Référence de la revue:
Awad, L.N., et al. (2020) Marcher plus vite et plus loin avec une exosuit robotique douce: implications pour l'assistance et la réadaptation post-AVC. Journal ouvert de l'IEEE de l'ingénierie en médecine et en biologie. doi.org/10.1109/OJEMB.2020.2984429.
