Robot exosquelette interactif pour marcher

L'AVC est causé par une hémorragie intracrânienne ou une thrombose, qui coupe l'apport artériel au tissu cérébral et endommage généralement la voie motrice du système nerveux central affectant un côté du corps. Une commande neuronale descendante réduite vers le côté affecté pourrait entraîner une hémiplégie, ce qui influence considérablement l'activité de la vie quotidienne (AVQ) des survivants d'un AVC (Singam, Ytterberg, Tham & von Koch, 2015). Alors que la déficience motrice du membre supérieur pourrait être compensée en utilisant le côté controlatéral pour ramasser ou manipuler des objets, la perte de fonctionnalité motrice du membre inférieur limiterait considérablement la mobilité et l'équilibre corporel. De nombreux survivants d'un AVC dépendent des aides à la marche ou du soutien manuel des soignants pour se tenir debout et marcher, sinon ils courraient un grand risque de chute avec de graves conséquences (Tasseel-Ponche, Yelnik & Bonan, 2015).

Des études récentes suggèrent que les patients victimes d'AVC pourraient réapprendre à marcher en développant des circuits neuronaux alternatifs grâce à un processus d'adaptation à long terme, connu sous le nom de neuroplasticité. Un entraînement à la marche de haute intensité, répétitif et spécifique à une tâche est la clé pour améliorer la récupération de la marche des patients hémiplégiques d'AVC (Kreisei, Hennerici & Bäzner, 2007; Kleim & Jones, 2008). Le développement de dispositifs d'exosquelette des membres inférieurs assistés par robot a un grand potentiel clinique dans la réadaptation post-AVC. De nombreux robots exosquelettes des membres inférieurs sont cliniquement disponibles pour les patients victimes d'AVC non ambulatoires afin de pratiquer la marche avec une assistance passive lors d'un entraînement sur tapis roulant avec support du poids corporel (BWSTT) (Morone, et al., 2017).

L'entraînement à la marche assisté par robot (RAGT) existant, tel que le Lokomat et l'électromécanique Gait Trainer, fournit une assistance électrique automatique, rythmique et répétitive aux principales articulations des membres inférieurs au niveau des hanches et des genoux de manière bilatérale (Poli, Morone, Rosati et Masiero, 2013). Des essais contrôlés randomisés (ECR) à grande échelle de ces RAGT en combinaison avec des thérapies conventionnelles montrent que beaucoup plus de patients atteints d'AVC chronique ont amélioré l'indépendance fonctionnelle de la marche et les AVQ que ceux recevant des thérapies conventionnelles seules (Pohl, et al., 2007 ; Schwartz, et al., 2009 ; Hidler, et al., 2009 ; Mehrholz, et al., 2013). Cependant, Hesse, Schmidt, Werner & Bardeleben (2003) suggèrent que l'intégration de robots dans la rééducation de la marche pourrait simplement être un outil auxiliaire permettant aux thérapeutes d'améliorer l'intensité et la sécurité de l'entraînement sans augmenter leur charge de travail. La plupart des RAGT cliniquement disponibles sont limités au tapis roulant avec assistance passive (van Peppen, et al., 2004; Morone, et al., 2017), mais les recherches montrent que les variations de tâches et la participation active à l'entraînement à la marche pourraient améliorer la rétention des nouveaux acquis. compétences et pourrait favoriser la généralisation des effets de la formation (Salbach, et al., 2004 ; Kwon, Woo, Lee & Kim, 2015). Le RAGT portable qui permet un entraînement actif à la marche au-dessus du sol serait plus prometteur, en particulier pour les patients ambulatoires victimes d'un AVC.

L'orthèse de cheville et de pied assistée par robot (AFO) et l'orthèse de genou sont de bons candidats pour les dispositifs d'exosquelette portables pour le RAGT des patients hémiplégiques d'AVC (Duerinck, et al., 2012 ; Zhang, Davies et Xie, 2013 ; Mehrholz, et al., 2017) . L'AFO conventionnelle est principalement conçue pour traiter l'anomalie de la marche du pied tombant avec un soutien passif en dorsiflexion de la cheville pour le dégagement du pied en phase oscillante et l'absorption des chocs en réponse à la charge. L'attelle de genou conventionnelle est principalement conçue pour le soutien du corps en phase d'appui. L'intégration de l'assistance robotique dans l'articulation de la cheville et/ou du genou affectée pourrait fournir une assistance électrique active qui se synchronise avec le mouvement résiduel volontaire de la cheville et/ou du genou des patients. L'assistance à la puissance active à long terme pourrait stimuler la récupération de la marche basée sur l'expérience ou développer un schéma de marche compensatoire pour faciliter la marche (Kleim et Jones, 2008).

Afin de traduire la recherche en réadaptation robotique en application clinique, une recherche clinique fondée sur des preuves devrait être menée pour tester la sécurité et l'efficacité des nouveaux dispositifs ou interventions sur les patients victimes d'un AVC (Backus, Winchester & Tefertiller, 2010). De nombreux modèles d'AFO et d'orthèses de genou assistées par robot ont été proposés par différents groupes de recherche, mais la plupart d'entre eux n'ont rapporté que les résultats de tests de faisabilité, principalement sur des sujets sains avec des échantillons de petite taille (Dollar & Herr, 2008 ; Shorter, et al. , 2013 ; Alam, Choudhury et Bin Mamat, 2014). La majorité des études précédentes concernaient les effets immédiats du port des AFO et des genouillères assistées par robot pendant la marche, mais peu d'études ont étudié les effets thérapeutiques à long terme du port des dispositifs pour le RAGT des patients victimes d'un AVC (Lo, 2012). En particulier, la revue systématique de Mehrholz et al. (2017) montre qu'un seul ECR a évalué l'efficacité de l'entraînement de la cheville à l'aide d'AFO assisté par robot, mais en position assise, aucun ECR n'a évalué l'entraînement à la marche à l'aide d'AFO assisté par robot à la fois pour la marche au sol et la marche dans les escaliers.

Dans cette étude, le robot exosquelette de la cheville et le robot du genou ont été proposés et évalués en tant qu'AFO et attelle de genou assistés par robot pour l'entraînement à la marche des patients victimes d'un AVC présentant une anomalie de la marche du pied tombant. L'application clinique de l'AFO assistée par robot et de l'attelle de genou sur les patients victimes d'un AVC doit surmonter certains défis importants, tels que la réduction de la charge de poids sur la jambe et la portabilité et l'adaptabilité à divers environnements de marche. Le robot exosquelette pour cheville et genouillère vise à : (1) fournir une assistance active synchronisée de la cheville et/ou du genou pour faciliter la marche, (2) développer une méthode précise et fiable pour classer l'intention de marche de l'utilisateur dans la marche au-dessus du sol et la marche dans les escaliers, (3) fournir un protocole de formation pour le RAGT des patients victimes d'un AVC avec une anomalie de la marche du pied tombant. Les tests de faisabilité et l'ECR du robot exosquelette de cheville et de l'attelle de genou pourraient valider la valeur clinique de ce nouveau robot de rééducation et pourraient potentiellement établir une nouvelle intervention de rééducation de la marche pour les patients victimes d'AVC.