Le bras prothétique bionique peut désormais suivre les instructions mentales du propriétaire

Jodie O'Connell-Ponkos a perdu son bras lors de la manipulation imprudente d'un hachoir à viande industriel. C'est arrivé en 1985. Presque immédiatement, elle a reçu une prothèse et l'a portée pendant plusieurs années. Pendant tout ce temps, la fille détestait sa main artificielle, et une fois qu'elle l'a simplement jetée. Depuis, elle n'a pas utilisé d'autres prothèses depuis 20 ans.

Elle n'est pas la seule à ne pas être trop disposée aux prothèses. Beaucoup de gens qui ont perdu un membre refusent de porter des membres artificiels, donc l'histoire de Jody n'est pas hors de l'ordinaire. Les patients amputés refusent les prothèses conventionnelles ainsi que les systèmes servocommandés avancés. Le taux d'échec des systèmes modernes, selon les statistiques, atteint 75%.

L'une des raisons est qu'un certain nombre de nouvelles prothèses utilisent des matériaux modernes, des servos puissants et des fixations améliorées. Mais le système de contrôle de la plupart des membres artificiels a été développé dans les années 1950. Et depuis, peu de choses ont changé. La plupart de ces prothèses utilisent des systèmes de contrôle assez simples. Seuls les modèles les plus avancés sont équipés de capteurs qui peuvent mesurer l'activité électrique de la partie restante du membre et répondre en conséquence. Travailler avec de telles prothèses nécessite une pratique solide et elles restent toujours inconfortables.

Cette année, O'Connell-Poncos a participé au nouveau programme médical. On lui a proposé de tester un nouveau type de prothèse capable de détecter même un signal très faible de terminaisons nerveuses, pas seulement les muscles. Conçu par une entreprise de prothèses dentairesCoapt . Il s'agit d'un système bionique qui effectue presque tous les mouvements naturels auxquels le propriétaire de la prothèse vient de penser.


La nouvelle prothèse vous permet de réaliser des mouvements complexes synchronisés avec le mouvement de l'autre main. Ci-dessus, le propriétaire de la nouveauté a montré qu'elle pouvait maintenant attacher ses cheveux en queue de cheval, sans aucun problème.

Coapt est entré sur le marché en 2013. Aujourd'hui, environ 200 personnes utilisent ses prothèses. La prothèse est contrôlée à l'aide du système informatique intégré, qui analyse les signaux électriques reçus des muscles et les transmet à la partie mécanique de la prothèse.

La différence entre cette prothèse et d'autres systèmes est la capacité de reconnaître les signaux pour chaque mouvement spécifique. Les développeurs de prothèses comparent un système myoélectrique conventionnel à un système audio. Un tel système, disent-ils, ne peut que déterminer le volume de la musique, mais ne reconnaît pas les chansons individuelles. Il en va de même pour les prothèses ordinaires - elles perçoivent le signal, mais ne distinguent pas de quel mouvement le signal est responsable.

La nouvelle prothèse, cependant, «comprend» que ce signal électrique doit être activé par les doigts, et celui-ci - par le poignet. En conséquence, le bras prothétique fonctionne conformément aux pensées de l'utilisateur. S'il décide de prendre quelque chose en main, la prothèse répond automatiquement au signal. Si le propriétaire de la prothèse veut corriger les cheveux, le système répond à l'intention du propriétaire. Comme mentionné ci-dessus, l'appareil de Coapt agit de manière synchrone avec l'autre membre, de sorte que vous pouvez effectuer des actions coordonnées avec votre main native et artificielle.

Bientôt, Coapt va sortir une prothèse plus avancée de la deuxième génération. Cette année, l'entreprise a obtenu le droit d'utiliser une technologie développée à l'Université Purdue.. Il vous permet de lire des signaux électriques directement de la peau, puis de convertir ces signaux en commandes du système mécanique de la prothèse.

Coapt n'est pas la seule entreprise à développer des prothèses bioniques complexes qui répondent à l'intention d'une personne de faire quelque chose. Il n'y a pas si longtemps, une prothèse complexe a été reçue de DARPA par Melissa Loomis, qui vit à Canton (Ohio, USA).


Contrairement au système précédent, cette prothèse ne répond pas seulement à une impulsion mentale à l'action. La personne qui a utilisé le développement DARPA peut même ressentir une touche sur le sujet. Loomis sent quatre des cinq doigts de sa main artificielle, ainsi qu'une paume.

La prothèse elle-même se compose de deux parties: un émetteur-récepteur attaché aux terminaisons nerveuses de l'épaule de la femme et la prothèse elle-même avec un récepteur de signaux. Dès que Loomis décide de bouger son membre, le récepteur capte les signaux dans les terminaisons nerveuses, les décode et les transmet à la prothèse. La prothèse bionique réagit en conséquence, activant l'un ou l'autre système d'asservissement. Résultat - la main artificielle bouge.

Pour travailler avec la prothèse DARPA, il a été nécessaire d'implanter environ 100 contacts différents dans l'épaule qui relient les terminaisons nerveuses de l'épaule avec un émetteur-récepteur et plusieurs capteurs de température.

Une autre prothèse bionique testée l'année dernière fait face aux escaliers. Il a été développé dans un laboratoire de recherche du Rehab Institute de Chicago. La jambe prothétique détermine automatiquement le type d'action que le propriétaire de la jambe prothétique est sur le point d'effectuer.

Pour cela, le système de prothèse informatique lit les signaux électromyographiques à l'aide d'électrodes situées dans chacun des 9 muscles résiduels du membre restant. Après cela, 13 capteurs mécaniques sont intégrés dans la prothèse. Un algorithme spécial reconnaît les signaux, analyse les modèles et le système commence à agir en fonction de la situation.



L'année dernière, une autre jambe prothétique motivée par la pensée, appelée capteur myoélectrique (IMES) , a été introduite .

Les spécialistes travaillant sur des prothèses bioniques complexes affirment que le principal obstacle à la création de systèmes plus avancés de ce type n'est en aucun cas la complexité des parties mécaniques et électroniques de la prothèse. Le principal problème est la lecture des signaux émis par le cerveau. Par exemple, si une personne veut lever la main, environ 500 millions de neurones sont activés dans son cerveau. Les scientifiques peuvent recevoir et analyser le signal simultané d'un maximum de plusieurs centaines de ces neurones. «Nous avons beaucoup de choses en tête, mais très peu d'outils sont disponibles pour analyser tout cela», explique le professeur McLaughlin, l'un des participants au projet Modular Prosthetic Limb (MPL).

Même les systèmes les plus avancés comme le MPL ou la prothèse Coapt utilisent un ensemble de mouvements prédéfinis. Par exemple, pointer du doigt, serrer un poing, travailler avec une brosse et d'autres mouvements ne sont que de 6 à 8. Une main ordinaire est beaucoup plus fonctionnelle que n'importe laquelle des prothèses modernes les plus avancées. Mais chaque mois, il existe de nouveaux systèmes plus complexes et avancés. Donc, avant l'apparition d'un bras mécanique à part entière, il ne reste peut-être pas beaucoup de temps.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397861/