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Stan Schaar, qui a perdu sa jambe gauche dans un accident alors qu’il aidait un voisin, n’a jamais pensé qu’il ressentirait à nouveau la sensation de marcher sans effort avec deux jambes saines.

Un nouvel exosquelette

C’est alors qu’il a enfilé un nouvel exosquelette expérimental mis au point par les ingénieurs en mécanique du laboratoire d’ingénierie bionique de l’université de l’Utah.

« J’ai eu l’impression qu’un grand vent était derrière moi, me poussant sur la route », raconte cet homme de 74 ans du comté de Salt Lake County (Utah) à propos de l’utilisation du nouvel appareil.

M. Schaar faisait partie de la demi-douzaine d’amputés des membres inférieurs qui ont testé le nouvel exosquelette conçu par une équipe de chercheurs de l’université de l’Utah dirigée par le professeur adjoint de génie mécanique Tommaso Lenzi.

Cet exosquelette, qui s’enroule autour de la taille et de la jambe du porteur, utilise des moteurs électriques alimentés par des batteries et des microprocesseurs intégrés permettant à une personne amputée de marcher avec beaucoup moins d’effort.

Comme un vélo électrique

Contrairement à la combinaison électrique qui donne au super-héros de Marvel, Iron Man, une force accrue ou à d’autres exosquelettes qui aident les travailleurs à soulever de lourdes charges, l’exosquelette de Lenzi donne à l’utilisateur juste assez de puissance supplémentaire pour marcher. Le professeur compare l’exosquelette à un vélo électrique équipé d’un moteur qui aide le cycliste à pédaler dans les côtes.

L’équipe de chercheurs a mené une étude dans laquelle six personnes amputées au-dessus du genou ont testé cet exosquelette pendant que leur taux métabolique était enregistré. Les patients ont marché sur un tapis roulant avec et sans ce dispositif, tandis que leur consommation d’oxygène et leur taux de dioxyde de carbone étaient mesurés.

Tous ceux qui ont testé cet exosquelette ont amélioré leur taux métabolique – en d’autres termes, ils ont réduit leur consommation d’énergie – de 15,6 % en moyenne lorsqu’ils l’ont porté, explique Lenzi.

« C’est l’équivalent d’enlever un sac à dos de 26 livres. C’est une amélioration vraiment importante », dit-il. « Nous sommes très proches de ce qu’une personne moyenne dépenserait à la même vitesse. La consommation métabolique est presque indiscernable de celle d’une personne valide, selon le niveau de forme physique. »

Selon M. Lenzi, un autre facteur clé est la légèreté unique de cet appareil. Le cadre est fait de fibres de carbone, tandis que d’autres parties sont construites en plastique composite et en aluminium. Au total, cet exosquelette ne pèse que 2,5 kg.

Marcher pendant des kilomètres

Pour Schaar, l’expérience de l’utilisation de cet exosquelette a été aussi proche que possible de sa jambe humaine, dit-il. « La première fois que je l’ai utilisé, c’était comme si mes muscles étaient totalement fusionnés avec cet exosquelette, et qu’il les aidait à bouger plus rapidement », explique cet administrateur informatique à la retraite. « Cela a aidé ma jambe à se détendre et à simplement avancer et marcher. Je pouvais probablement marcher des kilomètres avec ce truc, car il aidait mes muscles à bouger. »

Il y a sept ans, M. Schaar aidait son ami à faire démarrer deux camionnettes lorsqu’un des véhicules a accidentellement basculé en avant, écrasant la jambe de M. Schaar. Lors de l’opération d’amputation qui a suivi, ainsi que lors d’une opération de suivi, les médecins ont dû retirer une grande partie des muscles de sa jambe.

« Je suis une personne qui n’a plus beaucoup de muscles dans son membre résiduel », explique-t-il. « Cet appareil compense en grande partie ce qu’ils ont dû retirer. Rien ne remplacera jamais une jambe en chair et en os, mais ce dispositif s’en rapproche. J’espère qu’ils mettront bientôt cette chose sur le marché ».

Disponible dans quelques années 

Selon M. Lenzi, ce moment pourrait arriver rapidement. Il pense que cet exosquelette pourrait être disponible d’ici quelques années seulement. Une subvention de 985 000 $ du ministère de la Défense des États-Unis a financé le développement de cette nouvelle technologie d’exosquelette au profit des anciens combattants. Plus tôt cette année, Lenzi a reçu une nouvelle subvention de 584 000 $ de la National Science Foundation.

« La subvention de la NSF nous permettra de poursuivre ce travail et de construire un dispositif encore meilleur pour aider davantage de personnes à marcher », dit-il.

Cette recherche a été publiée dans Nature Medicine.

Source : University of Utah
Crédit photo : iStock