Les solutionsLes exosquelettes

Dans le domaine des solutions visant à faire remarcher un paraplégique, deux ont véritablement débouchés sur des résultats encourageants : les exosquelettes, qui deviennent déjà une réalité, et la stimulation électrique et chimique de la moelle épinière, qui elle en revanche demeure au stade de projet.

1) Présentation d'un exosquelette

Un exosquelette, en robotique, est un équipement articulé et motorisé qui se fixe sur le corps au niveau des jambes et du bassin voire également sur les bras. Il a pour but de faciliter les mouvements ou bien de les remplacer en utilisant la force des moteurs contenus dans l'équipement.Dans le domaine médical l'exosquelette peut permettre à un paraplégique de remarcher. Pour cela, l'exosquelette doit reproduire les mouvements effectué par le corps lors de la marche.

Le fonctionnement de l'exosquelette se base sur le mouvement des ions potassium et sodium au niveau de zones de contact entre un neurone et une cellule ou entre deux neurones, ces zones sont appelées synapses. Pour se mettre en mouvement, celui-ci capte le faible courant électrique d'environ 100mV généré par le déplacement de ses ions puis interprète les informations transmises pour prévoir le mouvement que l'utilisateur souhaite effectuer ; dans le cas d'un paraplégique, ce déplacement ne peu être capté qu'à certains moments car il est interrompu dans les parties du corps affectées par le traumatisme.

Pour remédier à ce problème, d'autres capteurs ont été installés sur les exosquelettes dédiés à l'usage médical

De plus, pour parvenir à réagir le plus tôt possible, les capteurs bioélectrique responsable de la détection du déplacement ionique sont assisté par un ordinateur contenue généralement dans le dos du patient. Cet ordinateur a pour fonction d'interpréter le message transmis par les capteurs de l'exosquelette ainsi que de reconnaitre des mouvements préenregistrer qui caractérise le début d'un mouvement du corps humain. Par exemple, lorsque l'on souhaite se lever d'une chaise, le haut du corps effectue un mouvement vers l'avant qui lui est propre ; ce mouvement est repéré par l'exosquelette et lui permet, grâce aux données préenregistrer d'anticiper les actions du patient. Ce procédé a pour effet d'améliorer la vitesse d'action de l'exosquelette.

capteurs d’inclinaisons moteurs et capteurs d’angles

ordinateur et batterie

capteurs bio électrique

2) Deux exosquelettes différents : l'exemple du Rewalk et celui du HAL

Le RewalkLe HAL (Hybrid Assistive Limb)

le Rewalk utilise un boitier de commande de la taille d'une montre pour configurer les différentes actions à faire tel que s'asseoir, se lever ou même monter les escaliers.

Ses points forts sont :-son autonomie, qui avoisine les 8 heures.-son poids, qui n'excède pas les 20 Kg en comptant la batterie.Ses points faibles sont : -sa vitesse, qui ne dépasse les 3Km/h-son prix, qui tourne autour de 50000€.

De son côté, le HAL offre une plus grande liberté à son utilisateur puisque celui-ci n'a qu'à se déplacer normalement pour activer les fonctions de l'exosquelette ; cela lui permet d'être plus maniable mais en revanche moins rapide puisque l'ordinateur doit d'abord analyser les mouvements effectués par le

corps du patient et calculer la puissance nécessaire pour ces mouvements. ses points forts sont : -son poids, qui est d'environ 23 Kg -son système de marche, qui est plus fluide que celui du Rewalkses points faibles sont : -son autonomie, qui atteint environ 2h 30min-sa vitesse qui oscille entre 3 et 4Km/h

Contrairement au Rewalk, dont la commercialisation a été lancé pour les centres médicaux, le HAL ne peut pas être acheté ; il est simplement loué pour une durée allant de 6 mois à 5 ans.

L'utilisation de ces deux exosquelettes nécessite l'emploi de béquilles pour pouvoir conserver son équilibre puisque le corps d'un paraplégique n'en est plus capable et que l’exosquelette lui même ne parvient pas à maintenir l’utilisateur debout. En outre, le rôle de l’exosquelette se limite encore à actionner le mouvement des jambes sans pouvoir pour autant maintenir le patient debout en faisant varié son centre de gravité. Cependant, les forces prises en compte pour la conception de ce genre d’exosquelette ne se restreignent pas aux forces de frottements et à la vitesse de chaque parties de l’exosquelette ( le pied, le genou et le bassin), la force de gravité est aussi à prendre en compte pour « stabiliser l’exosquelette ».

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Ensemble des forces prises en compte lors de la conception d’un exosquelette.

La stimulation électrique fonctionnelle

Les cellules impliquées dans la génération de mouvement, comme les cellules musculaires et les cellules nerveuses, sont excitables.La stimulation électrique fonctionnelle utilise cette propriété pour récupérer, au moins en partie, l'usage de certaines parties du corps. On distingue deux types de stimulation électrique fonctionnelle : La stimulation électrique fonctionnelle externe et la stimulation électrique implantée.

Ces deux méthodes demeurent à l’état de projet en ce qui concerne la traite des lésions médullaires. En effet, de nombreuses expériences ont été menées sur des rats paraplégiques mais même si celle-ci sont prometteuses, on ne sait pas encore comment appliquer ce traitement sur des humains.

Ces expériences, révèle qu’avec une stimulation chimique, puis électrique, et un entraînement physique soutenu, la moelle épinière se «réveille» et recommence à contrôler le mouvement des jambes. De plus, ce mouvement est contrôlé par le cerveau ce qui signifie que le rat contrôle à nouveau l’usage des membres inférieurs de son corps.

La stimulation électrique externe

La stimulation électrique externe est une méthode qui vise à placer des électrodes sur le muscle ou le nerf du patient que l’on souhaite activer. Pour ce faire, on administre au patient grâce aux électrodes un choc électrique qui va exciter les cellules et qui va permettre au muscle de se contracter. Le patient va alors pouvoir se tenir debout pendant un certain temps, puis va éprouver une fatigue musculaire intense qui le forcera à se rasseoir.

Cependant, la stimulation électrique externe reste contraignante en termes d’encombrement et est rarement utilisés en dehors du cadre de la rééducation car celle-ci nécessite de porter constamment les électrodes sur le muscle stimuler.

(la stimulation électrique fonctionnelle est l’une des techniques les plus prometteuses pour activer un muscles situé en dessous de la lésion médullaire ; cette méthode constitue un espoir pour les paraplégiques.

Ici il s’agit d’une stimulation électrique externe puisque les électrodes sont placées sur la peau.)

La stimulation électrique implantée

La stimulation électrique interne, dite « implantée » consiste à stimuler directement les fibres nerveuses ou musculaires en plaçant une ou plusieurs électrodes à l’intérieur du corps, au plus près des fibres à stimuler. Les principaux avantages, sont le positionnement définitif des électrodes sur les sites à stimuler, ainsi que la meilleure sélectivité de la quantité d’énergie nécessaire à l’activation.

Pour conclure, les progrès de la science offrent de nouvelles solutions aux paraplégiques en leur proposant de remarcher aux moyens d’équipements robotisés appelés exosquelettes ou par l’intervention de la stimulation électrique. Celle-ci vise à excité les cellules nerveuses ou musculaires dans le but de contracter un muscle et de recréer des communications entre les fibres nerveuses.

Ainsi, l’étude de la décomposition du mouvement de la marche et celle du fonctionnement du système nerveux nous à permis de mettre en lumière deux solutions d’avenir qui pourrait permettre aux paraplégiques de remarcher. Et même si la méthode de la stimulation électrique demeure à l’état de recherche, tout nous portent à croire que cette solution est, avec les exosquelettes, l’une des plus viable sur le long terme car c’est la seule à permettre une récupération partielle ou même totale des capacités physiques d’un paraplégique. De son côté, l’exosquelette voit ses capacités et sa longévité augmenter au fur et à mesures des progrès que la science fait, ce qui nous permet de penser que les innovations faites dans ce domaine ne sont qu’un premier pas dans la traite de la paraplégie.

Nous pouvons donc penser que ces solutions constituent un espoir pour chaque paraplégique, en effet, les progrès réalisés dans le domaine médicale depuis 20 ans sont considérable mais ceux qui sont en train d’être effectué sont bien plus remarquable car les chercheurs n’en sont qu’aux prémices sur la reproduction et la compréhension du mouvement de la marche humaine.

Conclusion