Exosquelettes actifs des membres inférieurs pour la locomotion

Les exosquelettes actifs des membres inférieurs sont des robots portables motorisés qui entraînent ou assistent la hanche, le genou et la cheville pour permettre ou rééduquer la marche. Ils sont étudiés dans deux rôles principaux : comme aides à la mobilité permettant aux personnes atteintes de paralysie sévère des membres inférieurs — telle qu'une lésion médullaire motrice complète — de se tenir debout et de faire des pas, et comme plateformes d'entraînement à la marche offrant une pratique répétitive de haute intensité lors de la rééducation neurologique, par exemple après un accident vasculaire cérébral. Leur comportement est organisé autour du cycle de la marche, appliquant une assistance en phase avec l'appui et l'oscillation.

Definition

Un exosquelette actif des membres inférieurs est une orthèse portable motorisée couvrant une ou plusieurs articulations des membres inférieurs qui fournit un couple actionné, synchronisé avec le cycle de la marche, pour permettre la station debout et la marche ou pour diriger un entraînement à la marche spécifique à la tâche.

Scope

Ce sujet couvre la fonction, les populations et la justification rééducative des exosquelettes motorisés des membres inférieurs pour la marche, ainsi que la logique de phase de la marche et les stratégies d'assistance qui les régissent. Il ne couvre pas les dispositifs pour les membres supérieurs, les orthèses passives ou les prothèses de membres (traitées dans des sujets adjacents). Il s'agit d'un aperçu de référence éducatif ; ce n'est pas un protocole clinique, une règle d'éligibilité ou une recommandation de dispositif.

Core questions

• Comment les exosquelettes motorisés des membres inférieurs permettent-ils ou rééduquent-ils la marche ?
• Quelles populations ont été étudiées — lésion médullaire, accident vasculaire cérébral et autres ?
• Comment l'assistance est-elle coordonnée avec les phases du cycle de la marche ?
• Quelle est la justification rééducative de la pratique de la marche assistée par robot à haute répétition ?

Key concepts

• Cycle de la marche et contrôle de la phase de la marche
• Soutien en phase d'appui et assistance en phase d'oscillation
• Entraînement à la marche assisté par robot
• Stratégies d'assistance au besoin
• Dispositifs de marche au sol versus basés sur tapis roulant
• Pratique répétitive spécifique à la tâche
• Équilibre et dépendance aux béquilles/déambulateur

Mechanisms

Les exosquelettes motorisés des membres inférieurs détectent la posture et la phase de marche du porteur et délivrent un couple actionné au niveau de la hanche et du genou (et parfois de la cheville) pour soutenir le poids corporel pendant la phase d'appui et pour faire avancer le membre pendant la phase d'oscillation. Les dispositifs de marche au sol pour la paralysie génèrent des schémas de pas prédéfinis déclenchés par un transfert de poids ou un contrôleur, généralement avec le porteur utilisant des béquilles ou un déambulateur pour l'équilibre [esquenazi-2012]. Les dispositifs de rééducation visent plutôt à susciter et à modeler le propre mouvement du patient : les stratégies d'assistance au besoin et de guidage de trajectoire ne fournissent que l'aide nécessaire pour effectuer un pas [banala-2009][bortole-2015]. À travers les différentes conceptions, les revues organisent la logique d'assistance autour du cycle de la marche et du niveau de soutien apporté à chaque phase [yan-2015].

Clinical relevance

Ces dispositifs sont étudiés comme un moyen de restaurer la mobilité verticale pour les personnes atteintes d'une déficience sévère des membres inférieurs et d'intensifier la pratique de la marche pendant la rééducation. Les premiers rapports cliniques décrivent la déambulation avec des exosquelettes de marche au sol chez des personnes atteintes de lésion médullaire [esquenazi-2012] et la faisabilité de l'entraînement à la marche assisté par robot après un accident vasculaire cérébral [bortole-2015]. Cette entrée décrit le fonctionnement des dispositifs et ce qui a été étudié ; elle n'établit pas l'éligibilité, la posologie ou les résultats pour un individu donné, ce qui nécessite une évaluation spécialisée.

Evidence & guidelines

Les preuves actuelles proviennent principalement d'études de faisabilité, de petites cohortes et de revues d'ingénierie plutôt que de grands essais randomisés [esquenazi-2012][bortole-2015][yan-2015]. Les résultats concernant la vitesse de marche, l'endurance et le transfert vers une marche sans aide restent préliminaires et spécifiques au dispositif, et les lecteurs devraient consulter les revues systématiques et les informations réglementaires à jour pour tout produit particulier.

History

La marche assistée par robot s'est d'abord développée autour d'entraîneurs basés sur tapis roulant et attachés à la fin des années 1990 et 2000, puis s'est orientée vers des exosquelettes portables de marche au sol dans les années 2010. La recherche sur les exosquelettes actifs de jambe a établi les concepts d'entraînement à la marche avec assistance au besoin [banala-2009], et les systèmes portables de marche au sol ont apporté la marche motorisée aux personnes atteintes de lésion médullaire motrice complète [esquenazi-2012], avec des travaux parallèles étendant l'approche à la rééducation post-AVC [bortole-2015].

Debates

Les gains obtenus avec la marche assistée par robot se transfèrent-ils à la marche sans aide ?

La question de savoir si la marche répétitive, guidée par le dispositif, se traduit par une amélioration de la marche au sol sans le dispositif reste débattue, les résultats variant selon la population, le dispositif et le protocole d'entraînement.

Dans quelle mesure le dispositif doit-il agir pour le patient ?

Guider entièrement le membre assure une cinématique correcte mais peut réduire l'effort volontaire, tandis que le contrôle d'assistance au besoin vise à maintenir le patient activement engagé ; l'équilibre optimal n'est pas encore établi.

Seminal works

• esquenazi-2012
• banala-2009
• bortole-2015

Frequently asked questions

Un exosquelette motorisé peut-il permettre à une personne paralysée de remarcher ?

Certains exosquelettes de marche au sol ont permis à des personnes atteintes de lésion médullaire motrice complète de se tenir debout et de faire des pas dans des études, généralement avec des béquilles ou un déambulateur pour l'équilibre. Les résultats sont spécifiques au dispositif et à la personne, et l'utilisation nécessite une supervision clinique ; cette entrée est éducative et ne constitue pas une garantie de résultats.

Pourquoi les exosquelettes des membres inférieurs sont-ils utilisés en rééducation post-AVC ?

Ils peuvent permettre de nombreuses répétitions de pas guidés ou assistés, ce qui correspond à la justification rééducative d'une pratique de haute intensité et spécifique à la tâche. La question de savoir si cela améliore la marche sans aide varie selon le patient et le protocole et est toujours à l'étude.