Une prothèse de bras qui décode les mouvements du membre fantôme
Publié par Adrien le 01/12/2018 à 08:00
Source: CNRS
Environ 75% des personnes amputées présentent une mobilité de leur membre fantôme. En se basant sur cette information, des chercheurs du CNRS, d'Aix-Marseille Université, et de Sorbonne Université, en collaboration avec des médecins (1), ont mis au point (Graphie) un prototype capable de détecter ces mouvements et d'actionner un bras prothétique. La prothèse (Une prothèse est un dispositif artificiel destiné à remplacer un membre, un organe ou une articulation.) ne nécessite aucune intervention chirurgicale et ne demande pas d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de valeurs culturelles, par l'observation,...) aux patients. Les résultats sont publiés le 29 novembre 2018 dans la revue Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.


Un des participants en situation d'expérience en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou...) de fléchir le coude (Cette articulation comprend en avant la région du « pli du coude ». C'est un complexe articulaire synovial du membre supérieur humain reliant le bras à l'avant-bras. Il unit ainsi...) pour attraper le cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane fermée (c), appelée courbe directrice et gardant une direction...) présenté devant lui.
© N. Jarrassé 2018

La plupart des personnes amputées perçoivent des sensations au niveau de leur membre disparu, d'où la dénomination de "membre fantôme (Le terme membre fantôme désigne le fait qu'une personne amputée d'un membre en ressente encore la présence, le plus souvent de façon douloureuse.)". Dans une étude précédente (2), les chercheurs avaient montré que plus de 75% des personnes amputées sont capables d'effectuer des mouvements volontaires avec leur membre fantôme. Or, l'exécution de ces mouvements "fantômes", comme par exemple la fermeture (Le terme fermeture renvoie à :) des doigts ou de la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné à saisir et...), la rotation ou flexion du poignet (Le poignet est une région du membre supérieur située entre la main et l'avant-bras, et contenant le carpe.), sont toujours associés à des contractions musculaires spécifiques au niveau du moignon. Chez les personnes amputées de bras au-dessus du coude, ces contractions impliquent des groupes musculaires qui n'ont aucun lien avec les articulations mobilisées avant l'amputation (L'amputation est l'ablation d'une extrémité du corps suite à un traumatisme ou un acte chirurgical. Dans le cadre de la chirurgie, elle sert à limiter l'expansion incurable d'affections...), comme si une réinnervation musculaire avait eu lieu de façon spontanée, sans chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un chirurgien. Un acte...).

L'équipe de chercheurs a donc développé une approche de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de prothèses naturel qui exploite ce phénomène. Pour le prototype mis au point, les chercheurs ont créé des algorithmes capables de reconnaître les activités musculaires générées par la mobilisation du fantôme et de reproduire le mouvement détecté avec la prothèse: un contrôle intuitif, sans apprentissage ni chirurgie.


Prototype de prothèse de bras utilisé pour les essais, composé d'un coude motorisé [i](1), d'un rotateur motorisé de poignet (3) et d'une main polydigitale Robolimb de Touch Bionics (4).
© E. Montalivet 2018.[/i]

Dans les tests mis en oeuvre, deux participants amputés de bras ont utilisé ce type de contrôle pour actionner une prothèse non portée mais placée près de leur moignon de bras. Les résultats très encourageants montrent que les participants ont été capables de maîtriser la prothèse et de mener à bien l'exercice après seulement quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le...) de familiarisation avec le système, malgré des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d'action allongés. Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) est très prometteuse, les personnes amputées du bras ayant souvent beaucoup de difficultés à contrôler efficacement leur prothèse, au point qu'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'entre elles finissent par l'abandonner.

Les chercheurs poursuivent leurs travaux en envisageant de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à des tests de prothèses portées, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en contribuant également à augmenter les connaissances sur le phénomène du membre fantôme dont les mécanismes ne sont pas encore parfaitement compris. A travers cette étude, les scientifiques montrent aussi la nécessité de reconsidérer le phénomène du membre fantôme, généralement tabou, souvent attribué au deuil du membre perdu et majoritairement considéré sous l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) de la douleur (La douleur est la sensation ressentie par un organisme dont le système nerveux détecte un stimulus nociceptif. Habituellement, elle correspond à un signal d'alarme de l'organisme pour signifier une remise en...).

Vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à...) d'un des participant en situation d'expérience

Notes:

(1) Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) des systèmes intelligents et robotiques (CNRS/Sorbonne Université), Institut des sciences du mouvements ? Etienne-Jules Marey (CNRS/Aix-Marseille Université) et Institut régional de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) et de réadaptation (En ergothérapie, la réadaptation est le processus visant à réduire les incapacités d'une personne. La réadaptation s'inscrit...) (UGECAM Nord-Est)

(2) Characteristics of phantom upper limb mobility encourage phantom-mobility-based prosthesis control. Amélie Touillet, Laetitia Peultier-Celli, Caroline Nicol, Nathanaël Jarrassé, Isabelle Loiret, Noël Martinet, Jean Paysant & Jozina B. de Graaf. Scientific Reports, Vol 8, Iss 1, Pp 1-10 (2018) DOI: 10.1038/s41598-018-33643-0
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