Andrew Rubin est assis avec la tablette Surface, regardant une main squelettique serrer et desserrer les doigts sur l'écran. Le bras droit a été amputé il y a un an, mais il répète ces mouvements à l'aide d'un appareil spécial monté sur son épaule.
Les électrodes de son bras sont connectées à une boîte d'enregistrement de séquences de signaux nerveux, ce qui permet à Rubin d'entraîner la prothèse pour qu'elle se comporte comme un vrai bras. "Quand je pense à serrer mes doigts, cela provoque la contraction de certains muscles de l'avant-bras", dit-il. "Le programme reconnaît les séquences qui se produisent lorsque je plie ou étends ma main, ce que je n'ai pas."
Un professeur d'université de 49 ans de Washington, O.K., visite la startup Infinite Biomedical Technologies plusieurs fois par mois, utilisant des algorithmes d'apprentissage profond pour reconnaître les signaux dans son épaule qui correspondent à divers mouvements de la main.
Chaque année, plus de 150 000 personnes subissent des amputations de bras à la suite d'accidents ou pour diverses raisons médicales. Ensuite, la plupart d'entre eux reçoivent une prothèse qui peut reconnaître un nombre limité de signaux à contrôler à la main ou au pied.
Cependant, Infinite et une autre société ont décidé de tirer parti du traitement avancé du signal, des programmes de reconnaissance de séquence et d'autres technologies d'ingénierie avancées pour créer de nouveaux contrôleurs prothétiques qui pourraient rendre la vie plus facile à Rubin et à d'autres personnes. La clé est d'augmenter la quantité de données que la prothèse peut accepter et de l'aider à l'interpréter. «Le but de la plupart des patients est d'utiliser plusieurs fonctions, telles que serrer et serrer les doigts ou tourner la main. La reconnaissance de séquence nous offre cette opportunité », explique Raul Kaliki, directeur d'Infinite. "Maintenant, nous sommes déjà en mesure d'intercepter des signaux plus actifs dans les membres."
Une équipe de Kaliki, composée de 14 employés, crée cette électronique, qui pénètre ensuite dans les prothèses fabriquées par d'autres sociétés. Leur contrôleur électronique Sense enregistre les données de jusqu'à huit électrodes sur l'épaule de Rubin. Grâce à de nombreuses heures de formation à l'aide de l'application pour tablette, cet appareil est capable de reconnaître les intentions encodées dans les signaux nerveux de Rubin lorsqu'il bouge son épaule d'une certaine manière. Le sens transmet ensuite des instructions à la prothèse, ce qui forme une certaine prise.
Vendredi dernier, Infinite Caliki a reçu un avis de représentants de la Food and Drug Administration des États-Unis (FDA) approuvant la vente de Sense aux États-Unis. Kaliki dit qu'il prévoit de commencer l'installation du système dans les prothèses dentaires d'ici la fin novembre. En 2017, les responsables de la FDA ont approuvé un système similaire de Coapt, basé à Chicago. Aujourd'hui, plus de 400 personnes l'utilisent à la maison, selon le directeur de l'entreprise, Blair Lock.
CoaptLocke a commencé à travailler comme ingénieur il y a 13 ans au Rehab Institute de Chicago, affilié à la Northwestern University. Il a travaillé avec des chirurgiens pour réparer les lésions nerveuses chez les patients après l'amputation. Une fois qu'il s'est rendu compte qu'il serait plus facile de créer une prothèse améliorée s'il pouvait trouver comment améliorer la réception des signaux du corps, dit-il. «L'innovation est que nous fournissons un moyen plus naturel et plus intuitif de contrôler à l'aide de signaux bioélectroniques», explique Locke.
Dans les versions antérieures des prothèses, les électrodes enregistraient la force des signaux, "mais c'était comme si, en écoutant un orchestre, vous ne saviez que la puissance des instruments", explique Locke. "Il était assez difficile de comprendre le contenu et la précision des signaux." Le système Coapt fonctionne à l'intérieur de la prothèse et coûte de 10 000 $ à 15 000 $, selon le nombre d'ajustements personnels nécessaires. Les membres artificiels, dit Locke, peuvent coûter entre 10 000 et 150 000 $.
Il y a un an, Nicole Kelly a reçu une nouvelle prothèse avec un système de contrôle de Coapt. Désormais, le résident de Chicago, âgé de 28 ans, peut les moudre avec du poivre frais et tenir des cartes à jouer, ainsi que de la bière ouverte.
"Pour de nombreuses actions, il s'est avéré que je ne pouvais pas les faire avant du tout - tout à coup, ils ont commencé à venir à moi beaucoup plus facilement", explique Kelly, qui est née sans avant-bras gauche. Sa prothèse n'est «pas mon corps et n'est pas 100% naturelle», a-t-elle déclaré. - Mon corps communiquant avec cette technologie a une courbe d'apprentissage. Même à des choses comme tenir une salière et une poivrière, je procède en fait pour la première fois. »
Le système Coapt dispose également d'un bouton de réinitialisation, permettant à Kelly de redémarrer le système de reconnaissance de séquence si les crochets ne fonctionnent pas comme elle le souhaite. "Si à un moment donné, il me semble qu'elle fait quelque chose d'étrange, je peux cliquer sur réinitialiser", explique Kelly, une ancienne candidate à Miss America et maintenant militante pour les droits des personnes handicapées. Elle dit que maintenant il faut environ deux minutes pour ré-exercer le bras.
Et ce n'est pas la seule innovation. Les ingénieurs d'Infinite Biomedical distribuent des
étiquettes d' identification par
radiofréquence (
RFID ) afin que les personnes sans membres puissent les coller sur les poignées de porte, les appareils de cuisine et d'autres objets domestiques - des appareils utiles qui nécessitent des poignées spécifiques. L'idée est que le contrôleur de la prothèse reconnaît le signal RFID et change automatiquement la capture, par exemple, celle qui est nécessaire pour tourner la poignée de la porte, à celle qui est nécessaire pour prendre le journal. Selon Kaliki, le projet est développé avec le soutien financier des National Institutes of Health.
Ces technologies sont encore nouvelles et ne sont pas accessibles à tous. Vous devez vous entraîner beaucoup pour apprendre à les utiliser et, bien sûr, toutes les compagnies d'assurance ne paieront pas pour les prothèses les plus complexes ou les nouveaux systèmes de gestion. Cependant, des patients comme Andrew Rubin espèrent que bon nombre de ces percées apparaîtront assez rapidement. Jusqu'à présent, s'il a besoin de prendre une tasse puis d'ouvrir la porte, il doit utiliser l'application smartphone à chaque fois qu'il doit changer sa prise sur la prothèse.
"C'est un processus lent, et je pense que nous finirons par trouver quelque chose qui me permettra de ne pas compter sur le téléphone pour changer d'adhérence", dit-il. Rubin dit qu'il aime s'entraîner chaque semaine au bureau d'Infinite à Baltimore, ainsi qu'au laboratoire de bio-ingénierie de l'Université Johns Hopkins, qui développe un gant qui peut ressentir la douleur comme une vraie main. Mais Rubin - qui a souffert d'une infection par septicémie et a survécu à une amputation de jambe il y a plusieurs années - aimerait arriver au point où il pourrait utiliser sa main droite pour déclencher l'obturateur de son reflex numérique, équilibrer une plaque ou même écrire avec un stylo. Et lui, en tant que première personne à tester un nouveau système de reconnaissance de séquence d'Infinite à la maison, n'est pas loin de ce point.