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La robotique de rééducation est un domaine de recherche en santé et en robotique. Ce domaine est dédié à la compréhension et à l'amélioration d'une rééducation assistée par un ou plusieurs dispositifs robotiques ; il s'agit ici d'assister ou compenser ou provisoirement remplacer certaines fonctions sensorimotrices[1] (par exemple liées aux bras, main[2] [3], jambe, poignet cheville[4]...). Il s'agit aussi de développer des dispositifs d'assistance à l'entraînement thérapeutique[5] et d'évaluation des performances sensorimotrices (capacité à bouger) [6] du patient. 

Ici, les robots sont surtout utilisés comme outil thérapeutiques de rééducation, et non comme appareils d'assistance ou prothèse permanente[7] [8]. Des orthèses motorisées peuvent aussi sont conçues pour fonctionner en coopération avec le corps intact, afin de l'aider à contrôler ses mouvement

La robotique de rééducation est généralement bien tolérée par les patients. C'est un complément efficace aux thérapie utilisée chez les personnes souffrant de déficiences motrices, notamment dues à un accident vasculaire cérébral https://doi.org/10.3390/s23146339.

Aperçu

La robotique de réadaptation est l'un des aspects, spécifique, du génie biomédical, de la réadaptation numérique https://doi.org/10.2196/43615 et une partie de l'interaction homme-robot. Dans ce domaine, cliniciens, thérapeutes et ingénieurs collaborent pour aider à la réadaptation des patients[réf. nécessaire].

Il existe déjà des expérimentations de robots utilisés pour :

la réadaptation physique

(Bertani et coll., 2017 10.1007/S10072-017-2995-5;

Kim et coll., 2017 10.1589/jpts.29.1108 ;

Morone et coll., 2017 ; 10.2147/NDT. S114102

Veerbeek et al., 2017 )10.1177/1545968316666957  ;

la réadaptation cognitive

Elle vise des patients spécifiques (ex : enfants atteints de TSA (Pennisi et al., 2016) 10.1002/aur.1527 ; 10.1007/S12369-020-00639-8 ou pour des adultes plus âgés (Mewborn et al. (2017) 10.1007/S11065-017-9350-8 ; Mois et al. (2020) 10.1145/3371382.3378299


10.3389/frobt.2021.605715/full

Histoire

Une Conférence internationale sur la robotique de réadaptation a lieu tous les deux ans, depuis 1989. Celle de 2019 à eu lieu à Toronto, dans le cadre de la RehabWeek.[réf. nécessaire].

La robotique de rééducation a été introduite à la toute fin du XXème siècle pour aider des patients souffrant de troubles neurologiques[9] et leurs thérapeutes [10].

Les premiers robots de rééducation n'étaient pas destinés à être des robots de récupération ; ils aidaient les personnes à reconnaître des objets par le toucher et ils aidaient les personnes souffrant de troubles du système nerveux.

Des robots de rééducation sont aussi utilisés dans le processus de récupération des patients handicapés en position debout, en équilibre et en démarche[10].

Ces robots sont conçus pour suivre le rythme de travail et de récupération d'un humain handicapé[11] et ils pourraient peu à peu intégrer l'Intelligence artificielle.

Dans les pays qui sont en phase de vieillissement de la population, alors que les services de réadaptation se multiplient, les thérapie réparatrice dédiées aux personnes âgées pourront bénéficier de ce type de robots https://doi.org/10.1016/B978-0-444-52901-5.00023-X.

Fonction

Le robot de rééducation est conçu pour - dans le mesure du possible - tenir compte du niveau d'adaptabilité du patient.

Il aide ce dernier à faire des exercices actifs assistés, des exercices actifs contraints, des exercices résistifs actifs, des exercices passifs et des exercices adaptatifs.

Lors d'un exercice actif assisté, le patient bouge par exemple sa main dans une trajectoire prédétermée, et sans qu'aucune force ne la pousse ; alors que l'exercice actif contraint guidera le mouvement du bras s'il n'est pas conforme à l'exercice. L'exercice de résistance actif est un mouvement réalisé "contre" une force opposée[réf. nécessaire].

Avec les années, le nombre de robots de rééducation a augmenté, mais lentement, en raison des contraintes d'essais cliniques.

Avantages : le robot ne se lasse pas? Il soulage de thérapeute d'une partie de ses efforts physiques ; le processus ou l'exercice peuvent être répétés aussi souvent que nécessaire. Le robot peut mémoriser et fournir des mesures exactes d'amélioration ou de déclin des résultats du patient grâce aux capteurs de l'appareil[11].

Le robot de rééducation ne remplace pas un thérapeute expérimenté[10].

La robotique de rééducation est maintenant (années 2000) utilisée dans la formation en médecine, en chirurgie, en chirurgie à distance et dans d'autres domaines, mais il y a eu trop de plaintes concernant le fait que le robot n'était pas contrôlé par une télécommande.

Beaucoup de gens pourraient penser qu’utiliser un robot industriel comme robot de rééducation serait la même chose, mais ce n’est pas vrai. Les robots de rééducation doivent être réglables et programmables, car le robot peut être utilisé pour plusieurs raisons. Pendant ce temps, un robot industriel est toujours le même ; il n'est pas nécessaire de changer le robot, sauf si le produit avec lequel il travaille est plus grand ou plus petit. Pour qu’un robot industriel puisse fonctionner, il devrait être plus adaptable à sa nouvelle tâche[11].

Raisons d'utiliser cet appareil

En Espagne, le nombre de personnes handicapées et en perte d'autonomie nécessitant de l'aide croît avec le vieillissement.

Dans ce contexte, le robot de rééducation a gagné en popularité, car à coût acceptable, il aide notamment les victimes d'AVC, avec des méthodes de facilitation neuromusculaire proprioceptive[10].

Le robot pneumatique aide les personnes ayant subi un accident vasculaire cérébral ou toute autre accident ou maladie ayant provoqué certains troubles moteurs[12].

La “thérapie par le miroir” utilise un miroir pour créer l'illusion (tromper le cerveau) qu’un mouvement a eu lieu sans douleur, ou pour créer un retour visuel positif d’un mouvement du membre. Une étude (2018) sur une thérapie de ce type, mais associant la réalité virtuelle et la robotique pour tout type de pathologie a conclu que : 1) Une grande partie de la recherche sur la thérapie par le miroir de deuxième génération est de très mauvaise qualité ; 2) Il manque des justifications fondées sur des données probantes pour mener de telles études ; 3) Il n'est pas pertinent de recommander aux professionnels et aux institutions de réadaptation d'investir dans de tels dispositifs. [13]

Types de robots

Certains appareils visent restaurer la force et d'autres à réapprendre le contrôle fin des mouvements. D'autres encore peuvent réunir ces deux objectifs.

Deux grands types de robots sont utilisés pour la rééducation, chacun ayant ses avantages et limites :

Les robots basés sur des effecteurs terminaux, plus rapides à mettre en place, et plus adaptables.

Les exosquelettes, offrent une isolation articulaire plus précise, mais sont plus couteux et difficiles à adapter à des tailles et morphologies variées. Ils peuvent faciliter la rééducation de membres ou des mains, et parfois grandement améliorer l'autonomie du patient.

Domaines de recherche actuels

Les exosquelettes de rééducation pourraient bénéficier des nombreux travaux en cours sur divers types d'exosquelettes.

Certains roboticiens de ce domaine tentent de mieux tirer parti de la neuroplasticité du cerveau humain pour améliorer le réapprentissage du contrôle du mouvement, ce qui implique parfois d'augmenter progressivement l'intensité et/ou la répétition d'un exercice.

Au XXIème siècle, la recherche sur la thérapie assistée par robot pour la rééducation des patients victimes d'AVC s'est beaucoup développée, avec l'espoir d'une thérapie moins chère et plus efficace[14].

C'est la rééducation post accident vasculaire cérébral qui a été la plus étudiée, en raison de sa prévalence en Amérique du Nord[7], mais la robotique de rééducation peut aussi bénéficier aux personnes (enfants y compris) atteintes de paralysie cérébrale[4] ou à celles qui se remettent d' une chirurgie orthopédique[14].

Un avantage supplémentaire de ce type de thérapie robotique adaptative est une diminution marquée de la spasticité et une amélioration du tonus musculaire du membre affecté. Différentes orientations spatiales du robot permettent des exercices allant de mouvements horizontaux à des mouvements verticaux, et diverses combinaisons dans les 3 dimensions[7].

Voir également

Articles connexes

Notes et références

  1. ↑ Brewer, McDowell et Worthen-Chaudhari, « Poststroke Upper Extremity Rehabilitation: A Review of Robotic Systems and Clinical Results », Topics in Stroke Rehabilitation, vol. 14, no 6,‎ , p. 22–44 (PMID 18174114, DOI 10.1310/tsr1406-22, S2CID 207260716)
  2. ↑ Balasubramanian, Klein et Burdet, « Robot-assisted rehabilitation of hand function », Current Opinion in Neurology, vol. 23, no 6,‎ , p. 661–70 (PMID 20852421, DOI 10.1097/WCO.0b013e32833e99a4)
  3. ↑ Yongsuk Kang et Doyoung Jeon, 2012 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), , 192–197 p. (ISBN 978-1-4673-1497-8, DOI 10.1109/SII.2012.6427313, S2CID 21181553), « Rehabilitation robot control using the VSD method »
  4. ↑ a et b Michmizos, Rossi, Castelli et Cappa, « Robot-Aided Neurorehabilitation: A Pediatric Robot for Ankle Rehabilitation », IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 23, no 6,‎ , p. 1056–67 (PMID 25769168, PMCID 4692803, DOI 10.1109/TNSRE.2015.2410773) Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : le nom « Michmizos » est défini plusieurs fois avec des contenus différents.
  5. ↑ Marchal-Crespo et Reinkensmeyer, « Review of control strategies for robotic movement training after neurologic injury », Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, vol. 6,‎ , p. 20 (PMID 19531254, PMCID 2710333, DOI 10.1186/1743-0003-6-20)
  6. ↑ Balasubramanian, Colombo, Sterpi et Sanguineti, « Robotic Assessment of Upper Limb Motor Function After Stroke », American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, vol. 91, no 11 Suppl 3,‎ , S255–69 (PMID 23080041, DOI 10.1097/PHM.0b013e31826bcdc1, S2CID 34630716)
  7. ↑ a b et c Krebs, Ferraro, Buerger et Newbery, « Rehabilitation robotics: pilot trial of a spatial extension for MIT-Manus », Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, vol. 1, no 1,‎ , p. 5 (PMID 15679916, PMCID 544952, DOI 10.1186/1743-0003-1-5) Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : le nom « Krebs » est défini plusieurs fois avec des contenus différents.
  8. ↑ Haghshenas-Jaryani, Patterson, Bugnariu et Wijesundara, « A pilot study on the design and validation of a hybrid exoskeleton robotic device for hand rehabilitation », Journal of Hand Therapy, vol. 33, no 2,‎ , p. 198–208 (PMID 32423846, DOI 10.1016/j.jht.2020.03.024, S2CID 218688698)
  9. ↑ Gimigliano, Palomba, Arienti et Morone, « Robot-assisted arm therapy in neurological health conditions: rationale and methodology for the evidence synthesis in the CICERONE Italian Consensus Conference », European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine, vol. 57, no 5,‎ , p. 824–830 (ISSN 1973-9095, PMID 34128606, DOI 10.23736/S1973-9087.21.07011-8, hdl 11392/2474755, S2CID 235439893, lire en ligne)
  10. ↑ a b c et d Carrera, Moreno, Saltarén et Pérez, « ROAD: domestic assistant and rehabilitation robot », Medical & Biological Engineering & Computing, vol. 49, no 10,‎ , p. 1201–11 (PMID 21789672, DOI 10.1007/s11517-011-0805-4, S2CID 1171144, lire en ligne) Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : le nom « coco » est défini plusieurs fois avec des contenus différents.
  11. ↑ a b et c Munih et Bajd, « Rehabilitation robotics », Technology and Health Care, vol. 19, no 6,‎ , p. 483–95 (PMID 22129949, DOI 10.3233/THC-2011-0646) Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : le nom « lala » est défini plusieurs fois avec des contenus différents.
  12. ↑ Tefertiller, Pharo, Evans et Winchester, « Efficacy of rehabilitation robotics for walking training in neurological disorders: A review », The Journal of Rehabilitation Research and Development, vol. 48, no 4,‎ , p. 387–416 (PMID 21674390, DOI 10.1682/JRRD.2010.04.0055)
  13. ↑ Darbois, Guillaud et Pinsault, « Does Robotics and Virtual Reality Add Real Progress to Mirror Therapy Rehabilitation? A Scoping Review », Rehabilitation Research and Practice, vol. 2018,‎ , p. 6412318 (PMID 30210873, PMCID 6120256, DOI 10.1155/2018/6412318)
  14. ↑ a et b Michael Hillman, Advances in Rehabilitation Robotics, vol. 306, coll. « Lecture Notes in Control and Information Science », , 25–44 p. (ISBN 978-3-540-44396-4, DOI 10.1007/10946978_2), « 2 Rehabilitation Robotics from Past to Present – A Historical Perspective »

Lectures complémentaires

  • Michael E. Selzer, Stephanie Clarke et Leonardo G. Cohen, Textbook of Neural Repair and Rehabilitation: Medical neurorehabilitation,
  • Rory A. Cooper, Rehabilitation Engineering Applied to Mobility and Manipulation, (Bibcode 1995ream.book.....C)
  • Gimigliano F, Palomba A, Arienti C, et al. Robot-assisted arm therapy in neurological health conditions: rationale and methodology for the evidence synthesis in the CICERONE Italian Consensus Conference. Eur J Phys Rehabil Med. 2021 Jun 15. doi: 10.23736/S1973-9087.21.07011-8. Epub ahead of print. PMID 34128606.

Liens externes

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