Les appareils robotiques sont de plus en plus utilisés pour aider les patients ayant des fonctions motrices altérées. Grâce à un nouvel exosquelette adaptable, le projet Symbitron espère révolutionner la rééducation des patients.

Les lésions de la moelle épinière (SCI) peuvent entraîner une paraplégie, la perte de mouvement dans la partie inférieure du corps. Les efforts de recherche récents pour traiter la SCI et restaurer le mouvement partiel ont abouti au développement d'exosquelettes d'assistance. Considérant que le recrutement actif du système neuromusculaire chez les patients médullaires pourrait favoriser la récupération motrice, les exosquelettes doivent être sensibles à la fois à l'utilisateur et à l'environnement.

Le projet Symbitron financé par l'UE était une initiative de quatre ans qui visait à développer un coffre-fort, bio-inspiré, exosquelette portable personnalisé. « Notre objectif principal était de permettre aux patients atteints de LME de marcher sans aide supplémentaire, en complétant leur fonction motrice résiduelle, ″ explique le coordinateur du projet, le professeur Herman van der Kooij.

Une conception centrée sur le patient

L'exosquelette Symbitron était basé sur une solution entièrement personnalisée qui complète les capacités restantes uniques de chaque patient. La conception était unique car elle reproduisait la fonctionnalité neuromusculaire physiologique tout en intégrant de manière transparente la fonctionnalité humaine résiduelle.

Les chercheurs ont utilisé des modèles dynamiques des muscles des membres inférieurs pour aider la démarche des sujets SCI en recréant le comportement humain via la cinématique articulaire, mesures cinétiques, et activations musculaires. Les modèles étaient basés sur des données cliniques mesurées sur des sujets sains et des patients médullaires. Le contrôleur d'exosquelette généré nécessitait très peu d'entrées des angles articulaires, position, et détection de swing pour simuler la marche à différentes vitesses et terrains. Il a également démontré sa robustesse contre les perturbations et les perturbations environnementales.

Parallèlement à une optimisation poussée de la conception et du contrôle, un accent considérable a été mis sur l'interaction homme-machine symbiotique bidirectionnelle des exosquelettes portables. L'exosquelette modulaire peut être adapté à la taille et aux capacités de différents sujets en utilisant différentes configurations, à savoir uniquement le soutien de la cheville, soutien cheville-genou, ou soutien cheville-genou-hanche. Il est également possible de ne supporter qu'un seul ou les deux pieds. Par ailleurs, la modularité électronique et mécanique est automatiquement reconnue par le logiciel respectif pour adapter les performances aux besoins spécifiques de l'utilisateur.

Impact clinique

Pour fournir une preuve de concept clinique pour la sécurité et la fonctionnalité du système, le consortium Symbitron a développé un environnement de formation et des protocoles de formation pour les patients médullaires et leurs cliniciens. Le projet a utilisé des sujets SCI incomplets qui n'avaient besoin que d'un soutien à la cheville ou à la cheville et au genou, et terminer les sujets SCI qui nécessitaient un soutien total des deux jambes.

« Les tests cliniques ont montré que le matériel et les logiciels pouvaient être adaptés aux spécificités de ces sujets, preuve de la faisabilité de notre approche unique, souligne le professeur van der Kooij. Surtout, les contrôleurs d'inspiration biologique - contrairement aux approches conventionnelles - ont permis des modèles de démarche variables en termes de vitesse et de longueur de pas.

Les résultats étaient très prometteurs, avec tous les sujets SCI incomplets améliorant leur vitesse de marche et/ou leur équilibre pendant l'entraînement et deux sujets SCI complets marchant à nouveau. Dans certains cas, un effet de rééducation a été observé après l'entraînement avec les appareils Symbitron même lorsque les sujets n'utilisaient pas l'appareil. L'analyse psychométrique a également validé la satisfaction et la motivation des patients à s'améliorer davantage.

Le professeur van der Kooij espère que « bien que les résultats cliniques soient encore préliminaires, l'entraînement avec les appareils Symbitron semble améliorer la marche des sujets qui ont encore des fonctions restantes.″ Cela suggère que le soutien offert par l'approche Symbitron pourrait s'étendre au-delà des sujets SCI, comme pour la réadaptation des survivants d'un AVC.