La nouvelle prothèse de main est plus facile à contrôler et permet également à l’utilisateur de ressentir

Il y a 20 ans, un accident survenu sur sa ferme a fondamentalement changé la vie de Karin. La Suédoise a perdu sa main droite et une partie de son avant-bras. Après l’amputation sous le coude, elle a souffert pendant longtemps de douleurs nerveuses atroces et fantômes, c’est-à-dire de sensations douloureuses dans le membre qui n’était plus là. “J’avais l’impression que ma main était constamment dans un hachoir à viande. Cela créait un niveau de stress élevé et je devais prendre de fortes doses d’analgésiques”, explique Karin. Comme si cela ne suffisait pas, elle ne pouvait pas porter de prothèse de façon permanente. Elle les trouvait peu fiables et extrêmement inconfortables.

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Il y a un peu plus de trois ans, la vie de Karin a encore changé. Cette fois, la raison était heureuse : elle a reçu un nouveau type de système prothétique qu’elle pouvait porter toute la journée. “Je contrôle mieux ma prothèse, mais surtout mes douleurs ont diminué. Aujourd’hui, j’ai besoin de beaucoup moins de médicaments”, raconte Karin. Une équipe de développement internationale venue de Suède, d’Italie, des États-Unis et d’Australie lui a apporté tous ces avantages grâce à plusieurs innovations. Il rend compte de L’étude de cas de Karin dans le Fachjournal “Science Robotics”.

Les exigences pour des prothèses adaptées à un usage quotidien

De nombreux porteurs de prothèses se plaignent de problèmes similaires à ceux du Suédois. La tige de liaison en forme de coupe frotte souvent contre la peau du moignon du bras ou de la jambe et peut également serrer douloureusement le moignon. De plus, les porteurs souhaitent souvent des prothèses pouvant être contrôlées de manière plus fiable et leur permettant d’effectuer des mouvements utiles.

“Il existe de nombreuses prothèses impressionnantes. Mais l’essentiel n’est pas ce qu’elles peuvent faire, mais comment les patients peuvent les utiliser efficacement. La question est donc : comment pouvons-nous obtenir des informations de contrôle – de manière intuitive et fiable – et que font les porteurs ? “La fiabilité est cruciale, sinon les patients n’utiliseront tout simplement pas la prothèse”, déclare Max Ortiz Catalán du Bionics Institute de Melbourne, en Australie, qui dirige le projet et a également fondé le Centre de recherche sur la bionique et la douleur à Mölndal, en Suède.

Premièrement, le nouveau système connectait les prothèses non seulement aux muscles et aux nerfs du bras affecté de Karin, mais également aux os pour une meilleure stabilité. Au lieu d’une tige, une broche de connexion en titane a été implantée dans le cubitus et le radius, qui dépassent d’environ un centimètre de la peau. Diverses prothèses peuvent y être fixées à l’aide de pièces d’adaptation appropriées.

Cette ostéointégration, du mot latin Os pour os, est assez nouvelle dans les prothèses de bras et de main.

Durant la guérison, Karin a pratiqué ses premiers mouvements avec un système d’assistance virtuelle utilisant les stylos. Lorsqu’elle pensait à un mouvement, une main sur l’écran effectuait les mouvements résultants. Une intelligence artificielle a appris à traduire les signaux de plus en plus précisément au fil du temps et l’a ensuite fait directement dans les prothèses.

Signaux sensoriels de la prothèse

Deuxièmement, les développeurs ont intégré toute l’électronique dans les broches et la prothèse pour éviter d’avoir à faire passer des câbles à travers la peau. Dans le même temps, les stylos peuvent envoyer davantage de signaux que les électrodes musculaires sans fil, comme les électrodes IMES du fabricant islandais de prothèses Össur. Cela s’applique dans les deux sens ; les signaux sensoriels provenant de la prothèse peuvent également atteindre les nerfs sensoriels via les broches.

Troisièmement, les scientifiques ont obtenu des signaux de contrôle plus nombreux et donc plus précis du corps de Karin que ne le faisaient les prothèses précédentes. De nombreux modèles détectent la tension électrique des muscles restants, déclenchée par des signaux nerveux. Comme Karin n’avait plus assez de muscles de l’avant-bras pour ce faire, les scientifiques ont également exploité les nerfs sectionnés. Pour amplifier ces signaux difficiles à déduire, les chirurgiens ont cousu autour d’eux de petits muscles retirés de la cuisse et ont utilisé des électrodes implantées pour en extraire les signaux musculaires les plus forts.

Enfin, les chirurgiens ont équipé les moignons du nerf sensoriel de Karin d’électrodes à manchette capables de transmettre des signaux électriques provenant de capteurs de pression dans une prothèse de main nouvellement développée. “Notre approche chirurgicale et technique intégrée explique également la réduction de la douleur, car Karin utilise désormais à peu près les mêmes ressources neuronales pour contrôler la prothèse que pour sa main biologique manquante”, explique Ortiz Catalán.

La première année, Karin s’est entraînée avec deux prothèses, dont la très simple MyoHand Variplus Speed ​​​​du fabricant allemand Otto Bock. Avec elle, les douleurs fantômes de la vie quotidienne et au travail ont été considérablement réduites et ont presque complètement disparu la nuit. L’intensité de la douleur fantôme a également diminué et celle de la douleur au moignon a presque complètement disparu. Cette prothèse de main s’ouvre et se ferme uniquement et est similaire à l’ancien modèle mal-aimé de Karin, mais permet de meilleurs résultats fonctionnels – sans douleur.

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Déplacez les cinq doigts individuellement

La Mia Hand, plus complexe, nouvellement développée par le fabricant italien de prothèses Prensilia, lui permet également de bouger les cinq doigts individuellement, d’effectuer diverses préhensions et même de retrouver une certaine sensation grâce aux doigts artificiels. Cela l’a aidée entre autres à ressentir la solidité des objets, par exemple à ajuster la force de préhension à différents objets. Avec la main de Mia, elle peut même ramasser de petits objets plats comme des pièces de monnaie sur la table. Préparez votre valise et fermez-la vous-même.

“C’est un beau travail : la combinaison de l’ancrage et des électrodes intégrées le fait. L’ancrage est le gros avantage, il permet également de retirer les câbles sans avoir besoin d’un implant sans fil à bande passante limitée”, déclare Thomas Stieglitz, directeur de l’Institut de microtechnologie biomédicale pour la technologie des microsystèmes de l’Université Albert Ludwig de Fribourg.

“L’article montre que la prothèse fonctionne et est utile pendant des années. L’ancrage, les interfaces musculaires pour les signaux de commande et les électrodes pour le retour sensoriel sont tous stables.” Ce qui est également important, c’est la diminution des indices de douleur, même s’il ne s’agit que d’un patient. « Quoi que je fasse, je peux le faire parce que la douleur n’est pas terminée », loue Stieglitz.

Il aurait aimé plus de détails, par exemple si la patiente avait l’impression que la prothèse était sa propre main. Néanmoins, à l’image du succès de l’implant cochléaire, des optimisations ultérieures du traitement du signal pourraient améliorer l’expérience utilisateur. « Grâce à un meilleur processeur vocal, les porteurs de cochléaires ont soudainement pu mieux entendre, même s’ils portaient le même implant », explique Stieglitz.

Karin utilise désormais la prothèse de main i-Limb d’Össur, explique Ortiz-Catalán. Celui-ci ne fournit pas de retour sensoriel, mais est remboursé par le système de santé suédois. Ensuite, l’équipe de développement souhaite améliorer encore le contrôle prothétique et fournir un retour sensoriel plus riche.

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