Remarcher après une paralysie grâce à un exosquelette

Imagine ça ayant perdu l’usage de ses jambes après un accident de voiture, restant paralysé parce que la moelle épinière avait été blessée. Imaginez la douleur puis le désespoir d’une vie qui promet d’être difficile. Imaginez maintenant le porter une paire de «membres robotiques» , un exosquelette, et pouvoir à nouveau marcher. Pas dans un futur hypothétique, mais aujourd’hui.

Interfaces neuronales

Pour trouver une « thérapie » capable de redonner du mouvement aux patients souffrant de lésions de la moelle épinière, des interfaces dites neuronales sont étudiées dans diverses parties du monde (Neuralink, celui du magnat Elon Musk, n’est que le plus célébré par les médias) . Mais nous en sommes encore à un niveau expérimental. À ce jour, les exosquelettes constituent donc le seul dispositif permettant à ces patients de parvenir à une marche autonome.

Qu’est-ce qu’un exosquelette

Qu’est-ce qu’un exosquelette ? «Un squelette artificiel complémentaire à celui humain, capable de fournir un support robotique pour le mouvement des jambes», comme l’expliquent bien Simone Rossi et Domenico Prattichizzo dans le livre «Le corps artificiel» (Éditeur Raffaello Cortina).

Comment fonctionne Twin

« Twin 2 est composé de une unité de commande centrale équipé de batteries qui traitent toutes les informations provenant des moteurs électriques positionnés sur l’exosquelette. Sur la base de ces signaux, l’unité traite et fournit de la tension et du courant électrique aux moteurs afin de réguler le mouvement », explique-t-il. Matteo Laffranchiresponsable du laboratoire Rehab Technologies Iit Inail.

Les moteurs activent les articulations du genou et de la hanche, imposant un schéma de mouvement aux membres du patient qui peut être entièrement configuré par le personnel clinique en termes de longueur, de type de pas et de vitesse de marche. La batterie a une autonomie d’environ quatre heures et se recharge en une heure.

Configuration via l’application

Il peut être configuré via une application spécifique pour Android, installé sur la tablette fournie : en particulier, l’interface graphique permet de contrôler l’exosquelette dans l’exécution des activités développées, de définir les paramètres cinématiques du mouvement et de choisir entre différentes manières d’exécuter le pas :

• Marcherconçu pour les patients atteints fonction motrice absentedans lequel l’exosquelette impose un schéma de marche selon les paramètres programmés ;
• Recyclerutilisé pour les patients atteints déficience partielle de la fonction motrice des membres inférieurs, c’est-à-dire capable d’effectuer un mouvement plus ou moins autonome mais avec difficulté dans certaines phases du pas. Dans ce cas l’exosquelette soutient le mouvement du patient avec plus ou moins d’intensité, l’orientant vers une trajectoire de référence optimale ;
• TwinCare, conçu pour les patients présentant un compromis éducation physique partiel et différencié entre les deux membresdans lequel une jambe est saine et peut bouger de manière indépendante, tandis que l’autre nécessite une aide, plus ou moins marquée, dans certaines phases du pas.

Un long voyage de recherche

Le modèle actuel repose sur un long processus de recherche. «Le projet trouve ses racines dans les premières activités réalisées avec ce type d’appareil en 2010 au Centre Prothétique. Je me souviens bien qu’à cette époque, sur les premiers dispositifs commerciaux, nous trouvions de nombreux aspects cliniques et techniques à revoir pour les rendre réellement utilisables et donc l’ambition de créer un dispositif innovant et entièrement italien a été développée”, dit-il. Emanuele Gruppionidirecteur technique du Domaine de Recherche du Centre Prothétique Inail.

Patients et hôpitaux impliqués

Les hôpitaux et les patients étaient impliqués. «Au début de ce projet, nous avons eu plusieurs échanges avec des hôpitaux et des patients qui ont conduit à la création d’une série de technologies clés pour permettre l’utilisation de l’exosquelette de manière semi-autonome aux personnes souffrant d’une lésion complète de la moelle épinière. Des années plus tard, nous avons réussi à étendre l’utilisation de Twin a les personnes souffrant de différents types de handicaps moteurs, comme les sujets avec capacité motrice résiduelle – précise Laffranchi -. Nous avons également introduit une série de fonctionnalités et de technologies, spécialement conçues pour l’utilisation clinique de Twin, qui permettent de mesurer l’état du patient et les progrès thérapeutiques. »

La réglementation

Par rapport à l’exemple précédent, Twin offre de meilleures performances avec une plus grande puissance moteur, peso mineur (21 piments) et une plus grande attention à la conception du logiciel et de la structure, ce qui le rend plus adaptable aux caractéristiques du porteur.

En effet, la structure est modulable en fonction des caractéristiques physiques du patient grâce à liens télescopiques placé au niveau du fémur et du tibia. Les chevilles et repose-pieds sont disponibles en différentes tailles pour s’adapter à l’ergonomie de l’utilisateur, qu’il soit femme ou homme, jeune ou adulte.

L’objectif est de mettre le patient individuel et ses besoins au centre de la création du dispositif. C’est pour cette raison que les modes de fonctionnement s’adapter au degré de déficit moteur de la personne qui le porte et notamment sa capacité à marcher de manière autonome ou non.

Les difficultés à affronter

Quelles sont les plus grandes difficultés qu’un patient doit surmonter ? «Cela dépend du sujet – répond Laffranchi – Il y a des gens qui en ont un lésion complète de la moelle épinière et n’ont donc pas de proprioception (c’est-à-dire la conscience de la position et du mouvement des différentes parties de son corps, ndr). Pour eux, le principal problème est de ne pas pouvoir sentir comment ils sont placés sur l’exosquelette. Alors ils ont du mal trouver l’équilibre».

«Qui a plutôt dégâts mineurs et donc une bonne motricité résiduelle, il est capable d’utiliser Twin de manière fonctionnelle dès la première fois. Pour eux, le confort et la possibilité de mouvements harmonieux sont encore plus importants. »

Combien de temps dure une séance et quels en sont les bénéfices

Twin peut être porté quotidiennement et chaque séance dure environ une heure et demie. Adopter la position verticale apporte de grands avantages au niveau musculo-squelettique, circulatoire, psychologique et fonctionnel.système digestif des patients confinés en permanence dans un fauteuil roulant et peut être utilisé dans les cliniques de rééducation pour des séances de physiothérapie.

Essais cliniques dans trois hôpitaux et commercialisation

Après le premier essai pilote, le prochain objectif est de lancer des essais cliniques sur quelques dizaines de patients pour prouver la réelle efficacité de Twin. Une étape nécessaire pour obtenir au marquage CE, qui se déroulera en partenariat avec une entreprise, et débouchera sur la commercialisation du modèle. «En 2023, nous avons commencé un nouveau projet Inail avec les hôpitaux de Montecatone, Villa Beretta, Vipiteno, l’Université de Bologne et de Modène – Reggio Emilia – dit Laffranchi -. L’expérimentation devrait démarrer d’ici environ un an et demi et durer autant de temps. »

Le marché mondial des exosquelettes connaît un essor : on parle de 419 millions de dollars en 2023, avec un taux de croissance annuel composé de près de 17 % jusqu’en 2030. Mais combien coûte un modèle? «En moyenne entre 90 et 100 mille euros. Cependant, grâce à l’important travail d’ingénierie et de conception qui a été réalisé, nous devrions pouvoir réduire le coût à environ 70 mille euros”, conclut le responsable du laboratoire Rehab Technologies Iit Inail.