Les aimants améliorent le contrôle des membres prothétiques

Pour les personnes ayant des membres prothétiques, l'un des plus grands défis consiste à contrôler la prothèse afin qu'elle se déplace de la même manière qu'un membre naturel. La plupart des membres prothétiques sont contrôlés à l'aide de l'électromyographie, un moyen d'enregistrer l'activité électrique des muscles, mais cette approche ne permet qu'un contrôle limité de la prothèse.

Les chercheurs ont développé une approche alternative qui pourrait offrir un contrôle beaucoup plus précis des membres prothétiques. Après avoir inséré de petites billes magnétiques dans le tissu musculaire à l'intérieur du résidu amputé, ils peuvent mesurer avec précision la longueur d'un muscle lorsqu'il se contracte et cette rétroaction peut être transmise à une prothèse bionique en quelques millisecondes. La stratégie, appelée magnétomicrométrie (MM), peut fournir des mesures musculaires rapides et précises.

Avec les dispositifs prothétiques existants, les mesures électriques des muscles d'une personne sont obtenues à l'aide d'électrodes qui peuvent être fixées à la surface de la peau ou implantées chirurgicalement dans le muscle. Cette dernière procédure est très invasive et coûteuse, mais fournit des mesures un peu plus précises. Dans les deux cas, l'électromyographie (EMG) fournit des informations uniquement sur l'activité électrique des muscles, pas sur leur longueur ou leur vitesse.

La nouvelle stratégie est basée sur l'idée que si des capteurs pouvaient mesurer ce que font les muscles, ces mesures offriraient un contrôle plus précis d'une prothèse. Pour y parvenir, les chercheurs ont inséré des paires d'aimants dans les muscles. En mesurant comment les aimants se déplacent les uns par rapport aux autres, ils peuvent calculer le degré de contraction des muscles et la vitesse de contraction.

Pour le contrôle d'un membre prothétique, ces mesures pourraient être introduites dans un modèle informatique qui prédit où se trouverait le membre fantôme du patient dans l'espace, sur la base des contractions du muscle restant. Cette stratégie ordonnerait au dispositif prothétique de se déplacer comme le patient le souhaite, correspondant à l'image mentale qu'il a de la position de son membre. Grâce à la modélisation mathématique de l'ensemble du membre, les chercheurs peuvent calculer les positions cibles et les vitesses des articulations prothétiques à contrôler, puis un simple contrôleur robotique peut contrôler ces articulations.

Les chercheurs envisagent que les capteurs utilisés pour contrôler les membres prothétiques pourraient être placés sur des vêtements, fixés à la surface de la peau ou apposés à l'extérieur d'une prothèse.

Le MM pourrait également être utilisé pour améliorer le contrôle musculaire obtenu grâce à une technique appelée stimulation électrique fonctionnelle, qui est maintenant utilisée pour aider à restaurer la mobilité des personnes atteintes de lésions de la moelle épinière. Une autre utilisation possible de ce type de contrôle magnétique serait de guider des exosquelettes robotiques, qui peuvent être attachés à une cheville ou à une autre articulation pour aider les personnes qui ont subi un accident vasculaire cérébral ou qui ont développé d'autres types de faiblesse musculaire.

Essentiellement, les aimants et l'exosquelette agissent comme un muscle artificiel qui amplifie la production des muscles biologiques du membre atteint d'AVC. Un autre avantage de l'approche MM est qu'elle est peu invasive. Une fois insérées dans le muscle, les perles pourraient rester en place toute une vie sans avoir besoin d'être remplacées.