Robotique et Réhabilitation La robotique pour la rééducation. Dans le domaine du handicap, la robotique a d’abord été proposée comme moyen d’assistance, pour suppléer ou compléter une fonction motrice déficiente. Une application complémentaire concerne la robotique de rééducation dont le but est de faciliter l’exercice sensorimoteur guidé par un thérapeute pendant une certaine période pour faciliter le réapprentissage de la fonction, en espérant que cette amélioration soit transférée dans les gestes de la vie quotidienne. Les expériences qui se sont développées depuis une quinzaine d’années sur la rééducation de la locomotion d’une part et la rééducation de la motricité du bras d’autre part ont montré des résultats encourageants, en particulier dans le cas d’atteinte cérébro vasculaire. Les premiers dispositifs sont maintenant commercialisés (Locomat, Manus). Le but de cette intervention est de présenter les bases physiopathologiques qui ont conduit au développement de robotique de rééducation et quelques exemples de réalisation. Plusieurs évaluations à grande échelle associant cliniciens et roboticiens sont maintenant disponibles. Ces études confirment le rôle bénéfique de la rééducation robotisée, mais les mécanismes d’action sont encore mal connus, ce qui ouvre de nombreuses perspectives de développement. S’agit il uniquement d’un aspect quantitatif, les robots permettant une rééducation plus intense et prolongée ? ou peut on développer des modes de contrôle et des interactions homme-machine plus efficaces ? Comment cibler les développements en robotique en fonctions des déficiences des patients, comme par exemple un défaut de oordination ? Comment préciser les indications du traitement par la robotique par rapport aux autres interventions comme la réalité virtuelle ou la stimulation électrique fonctionnelle ? Références > Kwakkel et al. Effects of robot-assisted therapy on upper limb recovery > after stroke: a systematic review. Neurorehabil Neural Repair. 2008 > Mar-Apr;22(2):111-21. > Mehrholz et al. Electromechanical and robot-assisted arm training for > improving arm function and activities of daily living after stroke > (Review) Cochrane Database Syst Rev. 2008 Oct 8;(4):CD006876. > Mehrholz et al. Electromechanical-assisted training for walking after > stroke. Cochrane Database Syst Rev. 2007 Oct 17;(4):CD006185. Review. > Takahashi et al. Robot-based handmotor therapy after stroke, Brain > (2008), 131, 425-437 > Agnès Roby-Brami Laboratoire de Neurophysique et Physiologie, Université Paris Descartes, CNRS UMR 8119; agnes.roby-brami@univ-paris5.fr

Buts de la rééducation Lésion neurologique : paralysie Moelle épinière : para-tétraplégie. Cerveau (AVC) : hémiplégie. Récupération « spontanée » limitée. Buts de la rééducation : éviter les complications (atrophie, rétractions..) Réduire les déficiences (meilleure récupération) améliorer la fonction dans la vie quotidienne Réduire le handicap dans la vie sociale (aides techniques, accessibilité)

Robotique et handicap Robotique d’assistance, De rééducation. pour suppléer ou compléter une fonction motrice déficiente: équilibre, locomotion, manipulation... Problématique « Aide technique » De rééducation. exercice sensorimoteur guidé par un thérapeute pendant une période limitée Problématiques « Apprentissage et plasticité » transfert dans les gestes de la vie quotidienne ?

1- Rééducation de la locomotion Copyright video : Hocoma (www.hocoma.ch)

Plasticité des réseaux spinaux. Chat spinal : CPG activable Chat spinal chronique : activité locomotrice seulement si entrainé sur tapis roulant. Locomotion adaptable Rossignol et Barbeau ~1990 Prog. Br. Res. 2002 Vol 137

Application à la rééducation Rééducation « ciblée » sur la locomotion Entrainement sur tapis roulant. « Body weight support » Indications variées, y compris post-AVC

Développements Robotiques « Lokomat » « Gait trainer » www.hocoma.ch www.reha-stim.de

Evaluation clinique Difficile: Standardisée Comparative Multicentrique Traitements de longue durée Variabilité des patients, évolution spontanée… Standardisée Comparative intervention « contrôle » randomisé…. aspect quantitatif?? Multicentrique Mesures d’efficacité : biomécaniques : vitesses… cliniques : interrogatoires. Indépendance, qualité de vie

Résultats des méta analyses Efficacité non démontrée après lésion spinale. Prometteur après Accident Vasculaire Cérébral. Patients …are more likely to achieve independent walking than patients receiving gait training without these devices. However, further research should address specific questions…. Meta analyse http://www.thecochranelibrary.com Mehrholz et al. 2007, 2008

Développements en cours Modification de la charge: virages, terrains accidentés… Environnement de réalité virtuelle

2: Rééducation des mouvements du bras après AVC Mouvements, lents, segmentés, spastiques Perte de la coordination épaule-coude, compensation par le tronc Perte des mouvements fins des doigts

Pronostic ? Conception classique Tout se joue à la période aigue (<3mois) Le pronostic dépend de la gravité de la lésion (taille et localisation). La moitié des patients gardent un handicap sévère du bras.

Perspectives nouvelles.. Démonstration de la plasticité corticale, chez le singe, puis chez l’homme. Démonstration d’amélioration fonctionnelles à la phase chronique (Constraint therapy, Taub). Nudo et al.. Science 1996;272: 1791-179 Taub et al. Nature reviews Neuroscience, 2002, 228-236

Robot therapy MIT-MANUS Robot à 2 ddl Contrôle en Impédance, Modes passif, actif aidé, Résistance. MIT-MANUS http://www.interactive-motion.com/

Cinématique Fusion des sub- mouvements Lissage de la trajectoire Evaluation clinique: Effet quantitatif positif Spécificité discutée de l’effet du robot. http://www.interactive-motion.com/

Cinématique et coordination Profil de vitesse diagramme coude-épaule

Robots 3ddl et Orthèses Kinehaptique Orthèse Able (CEA LIST). Projet ANR Brahma (G. Morel,ISIR) But : rééduquer la coordination épaule- coude. Coopération homme-robot. http://brahma.robot.jussieu.fr

Enregistrement de pointage 3D Evaluation des contraintes mode « transparent » With orthosis Rapid with orthosis No orthosis http://brahma.robot.jussieu.fr

Perspectives Développer des modes de fixation, des modes de contrôle Analyser l’interaction homme-robot (geste, mécanique, contraintes articulaires…) Préciser leurs indications Associer à Réalité virtuelle, FES…

Remerciements J. Robertson, S. Hanneton, T. Hoellinger D. Wang B. Bussel, D. Bensmail, Garches ANR-Psirob Brahma G. Morel, V. Pasqui, N. Jarassé, P. Garrec, Y. Perrot, F. Coledani F. Louveau O. Rémy-Néris, Brest