Aadeel Akhtar, un M.D./Ph.D. étudiant à l'Illinois, a développé un algorithme de contrôle pour donner aux utilisateurs de bras prothétiques un retour sensoriel fiable. Crédit :L. Brian Stauffer
Perdre un bras ne signifie pas forcément perdre tout sens du toucher, grâce à des bras prothétiques qui stimulent les nerfs avec un léger retour électrique.
Des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont développé un algorithme de contrôle qui régule le courant afin qu'un utilisateur de prothèse ressente une sensation stable, même lorsque les électrodes commencent à se décoller ou lorsque la sueur s'accumule.
"Nous redonnons des sensations à quelqu'un qui a perdu sa main. L'idée est que nous ne voulons plus que la main prothétique se sente comme un outil, nous voulons qu'il se sente comme une extension du corps, " dit Aadeel Akhtar, un M.D./Ph.D. étudiant dans le programme de neurosciences et le programme de chercheurs en médecine à l'Université de l'Illinois. Akhtar est l'auteur principal d'un article décrivant le module de contrôle sensoriel, Publié dans Robotique scientifique , et le fondateur et PDG de PSYONIC, une start-up qui développe des armes bioniques à bas prix.
"Les prothèses commerciales n'ont pas un bon retour sensoriel. C'est une étape vers l'obtention d'un retour sensoriel fiable pour les utilisateurs de prothèses, " il a dit.
Les bras prothétiques qui offrent une stimulation nerveuse ont des capteurs au bout des doigts, de sorte que lorsque l'utilisateur entre en contact avec quelque chose, un signal électrique sur la peau correspond à la quantité de pression exercée par le bras. Par exemple, un toucher léger générerait une sensation légère, mais une poussée dure aurait un signal plus fort.
Cependant, il y a eu de nombreux problèmes pour donner des commentaires fiables aux utilisateurs, a déclaré le professeur d'ingénierie aérospatiale Timothy Bretl, l'investigateur principal de l'étude. Lors d'une usure ordinaire au fil du temps, les électrodes connectées à la peau peuvent commencer à se décoller, provoquant une accumulation de courant électrique sur la zone qui reste attachée, ce qui peut donner à l'utilisateur des chocs douloureux. Alternativement, la sueur peut gêner la connexion entre l'électrode et la peau, afin que l'utilisateur ressente moins ou même pas de retour du tout.
Un patient effectue diverses tâches quotidiennes avec un module de contrôle sensoriel intégré à son bras prothétique. Crédit :Aadeel Akhtar, Université de l'Illinois
"Une stabilité, une expérience sensorielle fiable pourrait améliorer considérablement la qualité de vie d'un utilisateur de prothèse, ", a déclaré Bretl.
Le contrôleur surveille le retour que le patient ressent et ajuste automatiquement le niveau actuel afin que l'utilisateur ressente un retour stable, même en cas de transpiration ou lorsque les électrodes sont décollées à 75 pour cent.
Les chercheurs ont testé le contrôleur sur deux patients volontaires. Ils ont effectué un test où les électrodes ont été progressivement décollées et ont constaté que le module de commande réduisait le courant électrique de sorte que les utilisateurs signalaient un retour constant sans chocs. Ils ont également demandé aux patients d'effectuer une série de tâches quotidiennes pouvant entraîner une perte de sensation due à la transpiration :monter les escaliers, enfoncer un clou dans une planche et courir sur une machine elliptique.
"Ce que nous avons découvert, c'est que lorsque nous n'utilisions pas notre contrôleur, les utilisateurs ne pouvaient plus ressentir la sensation à la fin de l'activité. Cependant, quand nous avions activé l'algorithme de contrôle, après l'activité, ils ont dit qu'ils pouvaient encore ressentir la sensation très bien, " a déclaré Akhtar.
L'ajout du module de stimulation contrôlée coûterait bien moins cher que la prothèse elle-même, dit Akhtar. "Bien que nous ne connaissions pas encore la répartition exacte des coûts, notre objectif est qu'il soit entièrement couvert par une assurance sans aucun frais pour les utilisateurs."
Le groupe travaille à la miniaturisation du module qui assure le retour électrique, de sorte qu'il s'insère à l'intérieur d'un bras prothétique plutôt que de s'attacher à l'extérieur. Ils prévoient également de faire des tests de patients plus approfondis avec un plus grand groupe de participants.
"Une fois que nous aurons un stimulateur miniaturisé, nous prévoyons de faire plus de tests aux patients où ils peuvent les emporter chez eux pendant une période prolongée et nous pouvons évaluer ce qu'ils ressentent lorsqu'ils effectuent des activités de la vie quotidienne. Nous voulons que nos utilisateurs puissent sentir et tenir de manière fiable des choses aussi délicates qu'une main d'enfant, " a déclaré Akhtar. "C'est une étape vers la fabrication d'une main prothétique qui devient une extension du corps plutôt que d'être simplement un autre outil."
