07 / 09 / 2017
#Intelligence artificielle

Réparer les vivants... par la robotique et l'intelligence artificielle

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De nouvelles techniques piochant dans l’intelligence artificielle, la robotique ainsi que la réalité virtuelle et augmentée permettent d’accélérer la rééducation des patients victimes d’un choc physique ou d’un accident vasculaire cérébral. Petit tour d’horizon.

On savait déjà l’intelligence artificielle douée pour les jeux, la conduite et l’art divinatoire. Mais elle est également une alliée précieuse dans la sphère médicale. Les possibilités sont notamment fructueuses autour de la rééducation des patients, pour les aider à retrouver la pleine possession de leurs mouvements après un accident ou une attaque. Une équipe de scientifiques du NCCR Robotics, à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et au Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) ont dans ce domaine réalisé une expérience des plus prometteuses. Leur idée : ajouter une couche d’intelligence artificielle au harnais mobile utilisé pour la rééducation des patients, afin d’adapter celui-ci au profil de chaque individu et accélérer la guérison.

Comme l’expliquent les chercheurs, dans un communiqué relayé sur le site de l’EPFL, en matière de rééducation, l’enjeu consiste à réapprendre au patient à effectuer les bons mouvements. La perte de masse musculaire, consécutive à l’immobilisation, et les dommages neurologiques éventuels font que le patient ne sait plus se mouvoir de manière naturelle. Il faut donc réapprendre à adopter la bonne posture, à effectuer les bons mouvements. Pour ce faire, les chercheurs ont entraîné un algorithme sur les gestes du patient, avec des paramètres comme le mouvement des jambes, la longueur des pas et l’activité musculaire. En fonction de ces critères, l’algorithme détermine, pour chaque patient, la force à appliquer sur le harnais pour l’aider à retrouver une posture naturelle. Selon les chercheurs, une première étude menée auprès d’une trentaine de patients a eu des effets positifs immédiats sur les progrès effectués par ces derniers.

Un exosquelette pour reproduire les bons gestes

Hyundai

D’autres initiatives similaires fleurissent à travers le monde. Depuis la Californie, l’entreprise Ekso Bionics confectionne ainsi des exosquelettes qui ont, eux aussi, pour objectif d’aider les patients à retrouver le plein usage de leur corps. « Après une attaque, c’est le cerveau qui est endommagé. » explique Russ Angold, cofondateur de l’entreprise. « Pour le réparer, la clef réside dans la répétition, qui permet aux motifs neuronaux de se reconfigurer. Il est donc capital que le patient puisse faire chaque jour un maximum d’exercices. L’objectif de l’exosquelette est d’augmenter son endurance, pour lui permettre de faire une centaine de pas à chaque séance d’entraînement, au lieu d’une dizaine, et ainsi de récupérer bien plus rapidement. » Selon Russ Angold, l’exosquelette est également capable de s’adapter au profil de chaque patient : selon les forces de ce dernier, et l’étape à laquelle il se trouve dans le processus de guérison, l’armature robotique lui confère plus ou moins d’assistance.

 

Le constructeur automobile Hyundai s’est lui aussi lancé sur ce marché, avec trois exosquelettes destinés à la rééducation. Le premier, baptisé HUMA, pour Hyundai Universal Medical Assist, fonctionne sur un principe similaire à celui d’Ekso Bionics, donnant aux muscles du patient le support nécessaire pour lui permettre de se mouvoir. Les deux autres sont dédiés à des pathologies plus précises. Le H-MEX, pour Hyundai Medical Exoskeleton, permet aux patients paraplégiques de se mouvoir de nouveau, tandis que le H-Wex, pour Hyundai Waist Exoskeleton, est focalisé sur la partie inférieure du corps. Il permet aux sujets de se baisser et de soulever des objets avec davantage de facilité.
Mais les exosquelettes ne sont qu’une pièce du puzzle. La robotique peut aussi agir comme un coach au quotidien, pour entretenir la motivation du patient et lui permettre ainsi de guérir plus vite. La chercheuse Maja Matarić, de l’University of Southern California, a ainsi mis au point des robots conçus pour assister les patients à domicile, dans leurs exercices de réhabilitation quotidiens. Le personnel médical ne disposant pas d’effectifs suffisants pour accompagner chaque patient en dehors de l’hôpital, ces machines peuvent offrir un complément intéressant au suivi apporté par les médecins. Les robots sont programmés pour montrer aux patients les bons mouvements à effectuer et pour nouer des interactions sociales simples avec eux, afin d’entretenir leur motivation.

Réentrainer le cerveau

Neofect

Certaines initiatives se trouvent également aux frontières de la robotique et de la réalité virtuelle. L’entreprise Neofect confectionne ainsi un gant intelligent, à destination des patients victimes d’un accident vasculaire cérébral. Le gant connecté permet aux sujets de participer à des mini-jeux, durant lesquels ils effectuent des mouvements stimulant les zones endommagées suite à l’accident. Le système enregistre chaque entraînement du valétudinaire, qui peut ensuite retracer le fil des progrès effectués en compagnie de son médecin et adapter son programme de rééducation en fonction de ses avancées.
D’autres projets, enfin, font exclusivement la part belle à la réalité augmentée. C’est le cas du Kata Project, de la John Hopkins University, à Baltimore. L’idée : aider le patient à réparer certaines zones cérébrales endommagées… en le plongeant dans le corps d’un dauphin. Les chercheurs ont en effet conçu un dispositif de réalité virtuelle ultra réaliste, qui immerge le patient dans une simulation aquatique, où il est invité à endosser la peau d’un dauphin pour se mouvoir sous les flots. À noter, bien sûr, qu’il ne manipule pas l’animal avec une manette : ce sont les mouvements de son corps qui font se déplacer le dauphin. « Lorsqu’il se trouve dans un corps étranger, qui répond différemment, le patient doit entièrement réapprendre à se mouvoir », explique Omar Ahmad, directeur du projet. « On stimule ainsi les circuits de son cerveau responsables du mouvement, avec à la clef la possibilité de rétablir les connexions endommagées. »