Un robot doux et portable aide une personne atteinte de la maladie de Parkinson à marcher sans geler

Le gel est l’un des symptômes les plus courants et les plus débilitants de la maladie de Parkinson, une maladie neurodégénérative qui touche plus de 9 millions de personnes dans le monde. Lorsque les personnes atteintes de la maladie de Parkinson gèlent, elles perdent soudainement la capacité de bouger leurs pieds, souvent à mi-foulée, ce qui entraîne une série de pas saccadés qui deviennent plus courts jusqu’à ce que la personne s’arrête complètement. Ces épisodes sont l’un des principaux facteurs contribuant aux chutes chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson.

Aujourd’hui, le gel est traité par toute une gamme de thérapies pharmacologiques, chirurgicales ou comportementales, dont aucune n’est particulièrement efficace.

Et s’il existait un moyen d’arrêter complètement le gel ?

Des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Sargent College of Health & Rehabilitation Sciences de l’Université de Boston ont utilisé un robot doux et portable pour aider une personne atteinte de la maladie de Parkinson à marcher sans geler. Le vêtement robotique, porté autour des hanches et des cuisses, donne une légère poussée aux hanches lorsque la jambe se balance, aidant ainsi le patient à effectuer une foulée plus longue.

L’appareil a complètement éliminé le gel des participants lorsqu’ils marchaient à l’intérieur, leur permettant de marcher plus vite et plus loin qu’ils ne le pourraient sans l’aide du vêtement.

Nous avons constaté que juste une petite quantité d’assistance mécanique de nos vêtements robotiques souples produisait des effets instantanés et améliorait systématiquement la marche dans une gamme de conditions pour l’individu participant à notre étude.

Conor Walsh, professeur Paul A. Maeder d’ingénierie et de sciences appliquées à SEAS et auteur co-correspondant de l’étude

La recherche démontre le potentiel de la robotique douce pour traiter ce symptôme frustrant et potentiellement dangereux de la maladie de Parkinson et pourrait permettre aux personnes vivant avec la maladie de retrouver non seulement leur mobilité mais aussi leur indépendance.

La recherche est publiée dans Nature Medicine.

Depuis plus d’une décennie, le laboratoire de bioconception de Walsh à SEAS développe des technologies robotiques d’assistance et de réadaptation pour améliorer la mobilité des individus après un AVC et de ceux vivant avec la SLA ou d’autres maladies ayant un impact sur la mobilité. Une partie de cette technologie, en particulier une exosuit pour le recyclage de la marche après un AVC, a reçu le soutien du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, et a été autorisée et commercialisée par ReWalk Robotics.

En 2022, SEAS et le Sargent College ont reçu une subvention du Massachusetts Technology Collaborative pour soutenir le développement et l’application de technologies robotiques et portables de nouvelle génération. La recherche est centrée au Move Lab, dont la mission est de soutenir les progrès en matière d’amélioration des performances humaines avec l’espace collaboratif, le financement, l’infrastructure de R&D et l’expérience nécessaires pour transformer des recherches prometteuses en technologies matures pouvant être traduites grâce à une collaboration avec des partenaires industriels.

Cette recherche est née de ce partenariat.

“Exploiter des robots portables souples pour empêcher le gel de la démarche chez les patients atteints de la maladie de Parkinson a nécessité une collaboration entre ingénieurs, scientifiques en réadaptation, physiothérapeutes, biomécaniciens et concepteurs de vêtements”, a déclaré Walsh, dont l’équipe a collaboré étroitement avec celle de Terry Ellis, professeur et département de physiothérapie. Président et directeur du Centre de neuroréadaptation de l’Université de Boston.

L’équipe a passé six mois à travailler avec un homme de 73 ans atteint de la maladie de Parkinson qui, malgré l’utilisation de traitements chirurgicaux et pharmacologiques, a enduré des épisodes de gel importants et invalidants plus de 10 fois par jour, le faisant tomber fréquemment. Ces épisodes l’ont empêché de se promener dans sa communauté et l’ont contraint à utiliser un scooter pour se déplacer à l’extérieur.

Dans des recherches antérieures, Walsh et son équipe ont exploité l’optimisation de l’humain dans la boucle pour démontrer qu’un appareil portable et souple pouvait être utilisé pour augmenter la flexion de la hanche et aider à balancer la jambe vers l’avant afin de fournir une approche efficace pour réduire la dépense énergétique pendant la marche. chez les individus en bonne santé.

Ici, les chercheurs ont utilisé la même approche mais pour lutter contre le gel. L’appareil portable utilise des actionneurs et des capteurs entraînés par câble portés autour de la taille et des cuisses. À l’aide des données de mouvement collectées par les capteurs, les algorithmes estiment la phase de la démarche et génèrent des forces d’assistance en tandem avec le mouvement musculaire.

L’effet a été instantané. Sans aucune formation particulière, le patient était capable de marcher sans geler à l’intérieur et avec seulement des épisodes occasionnels à l’extérieur. Il était également capable de marcher et de parler sans se figer, ce qui est rare sans cet appareil.

“Notre équipe était vraiment ravie de voir l’impact de la technologie sur la marche des participants”, a déclaré Jinsoo Kim, ancien doctorant à SEAS et co-auteur principal de l’étude.

Au cours des visites d’étude, le participant a déclaré aux chercheurs : « La combinaison m’aide à faire des pas plus longs et lorsqu’elle n’est pas active, je remarque que je traîne beaucoup plus les pieds. Cela m’a vraiment aidé et je pense que c’est un pas en avant positif. Cela pourrait m’aider à marcher plus longtemps et à maintenir ma qualité de vie.”

“Les participants à notre étude qui donnent de leur temps sont de véritables partenaires”, a déclaré Walsh. “Comme la mobilité est difficile, c’était un véritable défi pour cette personne de venir au laboratoire, mais nous avons énormément bénéficié de son point de vue et de ses commentaires.”

L’appareil pourrait également être utilisé pour mieux comprendre les mécanismes du gel de la marche, mal compris.

“Parce que nous ne comprenons pas vraiment le gel, nous ne savons pas vraiment pourquoi cette approche fonctionne si bien”, a déclaré Ellis. « Mais ce travail suggère les avantages potentiels d’une solution « ascendante » plutôt que « descendante » pour traiter le gel de la marche. Nous voyons que la restauration d’une biomécanique presque normale modifie la dynamique périphérique de la marche et peut influencer le traitement central de la marche. contrôle.”

La recherche a été co-écrite par Jinsoo Kim, Francino Porciuncula, Hee Doo Yang, Nicholas Wendel, Teresa Baker et Andrew Chin. Asa Eckert-Erdheim et Dorothy Orzel ont également contribué à la conception de la technologie, tout comme Ada Huang et Sarah Sullivan ont géré la recherche clinique. Il a été soutenu par la National Science Foundation sous la subvention CMMI-1925085 ; les National Institutes of Health sous subvention NIH U01 TR002775 ; et la subvention de contrepartie pour la recherche et le développement collaboratifs en technologie du Massachusetts.