Nouveau type de prothèse de main robotisée basée sur un contrôle magnétique

Elle vient de s'achever avec succès, auInstitut de BioRobotique de l'École d'Etudes Avancées Sant'Anna de Pisel'expérimentation d'un nouveau type de prothèse de main robotisée basé sur contrôle magnétique.

Daniel (sur la photo d'ouverture), un Italien de 34 ans, a été le premier à pouvoir utiliser le membre robotique pendant six semaines.

Le système de contrôle de la prothèse fonctionne sans fil, sans branchements électriques, sans piles et la dépense énergétique, sans ordinateur et est basée surimplanter dans les muscles du bras de 6 petits aimants qui permettent au cerveau de faire bouger la main artificielle comme si c'était la sienne, en exécutant mouvements différenciés des doigts d'une grande précision.

Daniel était capable de ramasser et de déplacer des objets de différentes formes et effectuait des gestes du quotidien comme ouvrir un pot, utiliser un tournevis, couper avec un couteau, fermer une fermeture éclair, voire saisir des objets fragiles (voir les photos suivantes).

Utilisation d'aimants pour la première fois au monde

Les résultats de l'expérience ont été présentés hier dans la revue scientifique «Science Robotics» par l'équipe de recherche coordonnée par Christian Cipriani, Professeur de bioingénierie à Sant'Anna de Pise.

Le progrès de cette technologie est précisément leutilisation d'aimantstesté pour première fois au monde: «Aujourd'hui, les techniques standards ne permettent pas de différencier les mouvements produits par différents muscles, par exemple, ils ne peuvent pas bouger indépendamment les doigts de la main – explique à Courrier Cipriani-. Ceci n'est possible que dans le cas de prothèses de dernière génération (on en a parlé ICI, ndlr) qui impliquent l'installation de électrodes individuelles sur chaque muscle. Ces systèmes impliquent cependant fils sortant du bras et un système d'alimentation externe qui brûle beaucoup d'énergie et fournit piles Très grand ».

Comment fonctionne la nouvelle prothèse

La nouvelle technologie «un contrôle magnétique» évite les dépenses d'énergie (et de fils) avec un rendement maximum.
Les mouvements sont contrôlés avec pensée: lorsque vous bougez les muscles, les aimants à l'intérieur du bras bougent et une nouvelle interface, développée au sein du Projet MYKI (financé parConseil européen de la recherche), traduit le mouvement des aimants en une commande spécifique pour la main. LE'matériel et logiciels pour traduire les signaux et envoyer les commandes, ils ont été créés par les chercheurs de Sant'Anna ; la main robotique, Mia-Hand, a été développée à partir du spin-off Prensilia.

« L'algorithme qui régit la prothèse est un algorithme de localisation magnétique – précise Cipriani – : avec des capteurs qui mesurent le champ magnétique dans l'espace, il est possible de reconstruire la position exacte des aimants implantés. La distance entre les aimants est utilisé pour contrôler proportionnellement le vitesse du membre robotique ou son emplacement. Utilisé vous n'avez pas besoin d'un ordinateur connecté ni d'une intelligence artificielle. Vous n'avez même pas besoin de formation. Tous les composants sont dans la prothèse : le micro-ordinateur et la batterie. »

Les premières sensations

«Ce système m'a permis de retrouver des sensations et des émotions perdues : c'est comme si je bougeais ma main», a commenté Daniel, qui il a perdu un membre en septembre 2022 et a été sélectionné comme volontaire parce que les muscles résiduels du bras répondaient toujours à ses intentions de mouvement en raison de la condition qui, en médecine, est appelée « syndrome du membre fantôme » (les patients amputés perçoivent la position et les sensations tactiles provenant du membre amputé ; une condition qui provoque souvent de la douleur et frustration).

«Daniel a consacré une partie de sa vie à la recherche, tout en sachant que les électrodes seraient retiréesparce que c'est la pratique pour les essais sur l'homme », rappelle Cipriani. Ne sera-t-il plus impliqué à l’avenir ? «S'il le souhaite, nous le rappellerons volontiers lorsque nous aurons un « système définitif » pour lui, qui sera disponible plus tard. tu peux emporter à la maison; mais l'aspect industriel du développement et la diffusion clinique ne dépendent pas de nous, chercheurs.

Perspectives d'avenir

Le des prothèses robotiques qui fonctionnent avec la pensée ils ne sont pas nouveaux (voir les articles dans la rubrique « lire aussi » ci-dessus), l'École d'études avancées Sant'Anna de Pise elle-même, à l'avant-garde du secteur, s'est occupée de la création de membres pour aider les amputés : les méthodes varient.

«L'idée du contrôle magnétique est notre invention, financée en 2015», explique Cipriani. «Nous pensons que ce type de contrôle myo-cinétique présente un grand potentiel. Dans un futur proche nous l'étendrons aux implants chroniquesmais aussi pour une utilisation sur des prothèses jambe ou des prothèses plus proches de la poitrine (amputations au-dessus du coude), nous aimerions également l'utiliser comme support pour les exosquelettes: si une personne a des muscles faibles, nous pouvons amplifier ses mouvements mécaniquement sur un exosquelette. »

L'homme bionique est-il proche ?

Sommes-nous proches de l’homme bionique ? « Très. Au cours des 5 à 10 dernières années, des progrès radicaux ont été réalisés dans les techniques chirurgicales permettant d'ajuster les muscles et les nerfs à l'intérieur du moignon. Auparavant, les deux mondes, celui de la chirurgie et celui des développeurs de prothèses, ne se parlaient pas, maintenant ils collaborent et c'est pour cela que des progrès de géant ont été réalisés », déclare le spécialiste.

Dans le cas décrit, Daniel a été opéré auCompagnie de l’Hôpital Universitaire de Pisan (AOUP) par une équipe coordonnée par le Dr Lorenzo Andreanide l'unité d'orthopédie et traumatologie 2, avec qui il a dû travailler outils en plastique afin de ne pas déplacer par inadvertance les cylindres magnétiques.

Les prothèses les plus utilisées

«Travailler avec Daniel nous a fait prendre conscience que nous pouvons faire beaucoup pour améliorer sa vie et celle de nombreuses autres personnes. C'est la plus grande motivation qui nous pousse à continuer », a-t-il observé Marta Gherardiniprofesseur agrégé à la Scuola Superiore Sant'Anna et premier auteur de l'étude.

L'avenir est à nos portes, mais dans la réalité quotidienne Quelles sont les technologies les plus utilisées pour les personnes ayant perdu un membre ? «Le soi-disant prothèses myo-électriquesqui ouvrent et ferment tous les doigts de la main ensemble, en utilisant électrodes externes insérées dans l'emboîture et appliquées sur les muscles, viennent ensuite les prothèses avec électrodes internes, dont nous avons parlé, et les plus simples (peu utilisés) dans lesquels ils existent croisillons qui exploitent la rotation des omoplates pour relier des fils mécaniques qui ouvrent ou ferment la main », conclut Cipriani.