Prothèse Transtibiale Osséointégrée Avec Interface Neurale (TTeOPRA)

La normalisation de la fonction des personnes amputées d'un membre est à portée de main et sera obtenue grâce à des implants intelligents capables d'une communication bidirectionnelle entre le cerveau et la machine via des composants prothétiques interactifs et alimentés à ancrage osseux. La rééducation des patients avec un niveau d'activité physique élevé attendu, comme après une amputation due à un traumatisme ou à un cancer, est actuellement limitée par la dépendance à une emboîture externe pour la fixation mécanique de la prothèse au résidu. Malgré l'utilisation de matériaux et de méthodes de fabrication avancés, les interfaces de socket provoquent régulièrement des plaies, des frottements, des douleurs, une augmentation de la dépense énergétique et une diminution de la qualité de vie. De nouvelles techniques chirurgicales utilisant des implants transdermiques en titane ostéointégrés, maintenant validées en Europe depuis 25 ans, évitent le besoin d'emboîtures douloureuses en établissant un lien direct et porteur entre le squelette et la prothèse. Ce système promet également une percée transformatrice dans les neuroprothèses, car il permet des connexions neuronales entièrement internes, à large bande passante et stables. Dans un article récemment publié dans Science Translational Medicine, des électrodes de manchon musculaire et nerveuse implantées ont été ajoutées au dispositif ostéointégré, créant une interface efférente-afférente bidirectionnelle utilisant un ostéo-conduit sûr et immunitaire. Commentant ce travail, l'éditeur a déclaré: "L'ostéointégration pourrait révolutionner le domaine des neuroprothèses, offrant aux patients un contrôle plus intuitif et une plus grande liberté de mouvement."

Les chercheurs ont cherché à faire progresser les prothèses bioniques avec des degrés de liberté suffisants pour effectuer des tâches naturelles, telles que la manipulation d'objets dans le cas des prothèses des membres supérieurs, ou la marche et la course pour les systèmes des membres inférieurs. Néanmoins, la rétroaction afférente n'a joué un rôle majeur dans aucune prothèse d'amputation cliniquement viable, bien qu'elle soit essentielle pour le contrôle biomimétique. Cette déficience peut, en grande partie, être attribuée à un manque de méthodologies cliniquement disponibles pour une communication soutenue avec le système nerveux périphérique. Il n'existe aucune plate-forme capable d'établir une communication invasive, robuste et permanente avec le système nerveux périphérique dans un environnement clinique à forte demande. Ce n'est qu'en réunissant des technologies et une expertise critiques qu'il sera possible de créer un système de remplacement de membre bionique avec une suspension, une transmission de charge, un contrôle moteur, une rétroaction proprioceptive et une mécatronique externe adéquats qui ressemblent à la masse, au volume et à la dynamique du membre biologique manquant.

Pour réaliser une telle intégration sans précédent de la technologie prothétique, une vaste équipe scientifique a été réunie avec des membres du Massachusetts Institute of Technology (MIT : Carty, Herr, Riso, Braanemark), du Brigham and Women's Hospital (BWH : Carty), de l'Université de Californie, San Francisco (UCSF : O'Donnell), Université du Michigan (UM : Cederna) et Centre médical militaire national Walter Reed (WRNMMC : Forsberg, Potter). Avec cette combinaison de technologues et de cliniciens de premier plan dans les domaines de la biomécanique, de l'ostéointégration, des prothèses, des électrodes implantables, de la rétroaction sensorielle, de la proprioception, de la chirurgie reconstructive et de la mécatronique, nous cherchons à développer le membre artificiel cliniquement viable le plus avancé. Avec la rétroaction afférente proprioceptive, nous cherchons à démontrer qu'une personne amputée transtibiale peut présenter un contrôle volitif complet sur un système prothétique neuro-mécanique où les paramètres de marche clés sont normalisés, y compris la vitesse, le métabolisme et la dynamique articulaire préférés. Les proposants sont d'avis que la portée de cette recherche est fondamentale et que les résultats seront largement partagés au sein de la communauté scientifique.