LE PRINCIPE D'UNE PROTHESE MYOELECTRIQUE
Lors de la perte d'un membre supérieur, la solution d'un bras prothétique vise à retrouver une fonction sensori-motrice afin d'améliorer le quotidien des amputés.
Cependant, les prothèses myoélectriques proposées aujourd'hui dans le commerce ne permettent pas de satisfaire au maximum les utilisateurs. Celles-ci demandent énormément d'efforts et ne permettent le mouvement que selon 1 voire 2 degrés de liberté. C'est alors qu'on peut observer une différence entre l'attente des utilisateurs et ce qui leur est réellement proposé. Ceci amène donc à des rejets et n'améliore en aucun cas la vie des amputés.
L'objectif est alors de concevoir des prothèses myoélectriques permettant de contrôler de façon « naturelle » l’effort musculaire par le biais d'interfaces capables de détecter les intentions du sujet et de les reproduire en temps réel. Le principe d'un tel contrôle s'appuie sur l'utilisation d'électrodes dans le but d'enregistrer les contractions musculaires des muscles résiduels. Ces électrodes sont fixées dans l'emboîture de la prothèse et le contact direct avec la peau permet donc l'enregistrement. Cependant, les critères d'exigence quant à la validation médicale de ces prototypes sont nombreux. De plus, on rencontre divers problèmes qui peuvent représenter des freins, et qu'il est donc nécessaire de prendre en compte en vue d'améliorer la qualité de bras prothétiques.
Le problème majeur dans la conception de tels systèmes est celui du nombre de degrés de liberté. En effet, afin d'approcher au mieux le fonctionnement naturel et intuitif d'un membre supérieur, il est nécessaire que le bras prothétique puisse se mouvoir simultanément selon plusieurs degrés de liberté.
Degrés de liberté (ddl): Les degrés de liberté sont une unité de mesure caractérisant le mouvement. Un ddl correspondant a une potentialité de mouvement élémentaire (comme la supination/pronation par exemple). Ainsi un mouvement naturel va être la combinaison de mouvements élémentaires caractérisés par la combinaison de ddl. Ainsi plus la capacité motrice d’une prothèse est riche, plus son nombre de ddl est grand. Ils vont aussi caractériser le nombre de variables indépendantes nécessaires pour le contrôle d’une prothèse. Généralement un moteur correspond à un ddl même si ce n’est pas toujours le cas.
De plus, le nombre d'électrodes employées ne doit pas être trop élevé car le placement de celles-ci dépendent du niveau de l'amputation. Effectivement une surface restreinte limite le placement des électrodes, et, a fortiori, le nombre d'informations EMG.
Un mouvement « naturel » nécessite une notion de proportionnalité intrinsèque. Par exemple, plus la contraction est intense plus la force de préhension est importante.
Comme expliqué précédemment, la nécessité du fonctionnement en temps réel du bras prothétique est préconisée.Il est donc important de faire attention au « délai » que peut occasionner les calculs de l'interface. En effet, des études récentes ont montrées qu'un délai inférieur à 200 ms était indispensable pour le cas d'une prothèse myoélectrique.
De plus, une prothèse myoélectrique, se basant sur l'analyse de signaux EMG, peut rencontrer d'autres difficultés quant à l'enregistrement de ces signaux. La « robustesse » des électrodes EMG participe également au bon fonctionnement du bras prothétique. Ainsi plusieurs facteurs tels que la fatigue, la transpiration, le décalage des électrodes suite à l'enfilage de la prothèse, nécessitent une compensation automatique de celle-ci.
Enfin, il est important de comprendre que l'information ne circule ici que dans un seul sens. En effet, l'utilisateur « envoie » une commande à l'interface sous forme de signaux EMG, qu'elle va se charger de traduire afin de retranscrire l'intentionnalité de l'utilisateur sous forme d’effort musculaire. Cependant, à aucun moment, le propriétaire du bras prothétique n'a de retour sensoriel quant au mouvement effectué. Son seul moyen de savoir où se situe sa prothèse est de la regarder. Ce problème sera analysé à la partie suivante, dans laquelle nous mettrons en évidence différentes formes de feedback en vue de l'amélioration des myoprothèses.
Dans cette partie, nous exploitons les différentes formes d'analyse des signaux EMG, et plus particulièrement la méthode de reconnaissance de motifs, qui est proposée comme alternative d'amélioration aux algorithmes de contrôle aujourd'hui utilisés, une autre alternative proposée ici est celle de la réinnervation motrice ciblée.