Des prothèses intuitives grâce à l’Intelligence Artificielle

Les progrès rapides de l’intelligence artificielle, dus à l’explosion de la puissance de calcul des machines et l’évolution considérable des algorithmes, offrent de nouveaux espoirs à la médecine. Les applications se multiplient et promettent d’améliorer la qualité de vie des patients notamment avec l’apparition de prothèses bioniques intuitives.

La prothèse bionique, comment ça marche ?

Aurore Nivaggioli, Consultante mc2i Groupe

Aurore Nivaggioli, Consultante mc2i Groupe

La prothèse bionique se différencie de la prothèse passive par sa capacité à agir en répondant aux intentions du patient au moyen d’un procédé robotique. Parmi les prothèses bioniques les plus sophistiquées, les prothèses myoélectriques fonctionnent grâce à la détection d’un champ électrique produit par la contraction musculaire.

Comme pour un bras humain, tout mouvement volontaire débute par un influx nerveux. Celui-ci est envoyé par le cerveau, via des nerfs spécifiques, jusqu’aux muscles en commandant leurs contractions. A la suite d’une amputation, les nerfs encore fonctionnels sont réintroduits dans des zones différentes d’un muscle encore valide et permettent les mouvements de flexion, extension, supination et pronation.

Des électrodes placées au contact de la peau, captent et interprètent les différents messages envoyés par le champ électrique et transmettent l’information reçue aux moteurs de la prothèse qui entraînent le mouvement souhaité.

En revanche, traiter les mouvements d’ouverture et de fermeture de la main semble plus complexe. En effet ces mouvements sont contrôlés par les nerfs ulnaires sectionnés lors de l’amputation. Les prothèses myoélectriques ont capacité à s’ouvrir et à se fermer, toutefois elles ne permettent pas un mouvement séparé de chaque doigt. Afin de pouvoir utiliser efficacement les fonctions de la prothèse telle que saisir des objets, le patient doit faire preuve de patience et de concentration.

Une main intuitive capable de réagir sans que le patient ait besoin de réfléchir

Grâce à l’intelligence artificielle, il est désormais possible d’effectuer quasiment tous les mouvements sans que le patient n’ait à réfléchir à la façon de faire bouger son bras artificiel. Cette tâche serait alors réalisée par la prothèse elle-même.

Une main bionique mise au point par des chercheurs de l’Université de Newcastle (Royaume-Uni)  est capable de choisir la meilleure façon de saisir un objet. Pour cela la prothèse est équipée d’une caméra numérique et d’un mini-ordinateur lui permettant d’identifier l’objet à saisir.

L’ordinateur n’associe pas un objet à un mode de saisie mais classifie les objets filmés en fonction du mouvement que devra exécuter la main pour le saisir, ce qui rend le système plus flexible. La prothèse est donc capable d’identifier différentes formes à partir de bases de données regroupant de nombreuses images. Un même objet est photographié et enregistré sous différents angles et différentes lumières.

Cette main bionique est donc capable d’identifier et de saisir un objet qu’elle n’a jamais vu.

Main bionique © University of Newcastle

Main bionique © University of Newcastle

Le progrès ne s’arrête pas là, la startup américaine BrainRobotics développe une prothèse capable de dissocier le mouvement de chaque doigt. L’intelligence artificielle permettra d’analyser les caractéristiques des signaux émis par les muscles et ainsi de contrôler la pression que doit exercer chaque doigt. Pour calibrer et adapter la prothèse à un patient, ce dernier répète chaque geste à plusieurs reprises afin de créer une base de données de comparaison.

Les domaines d’application de l’intelligence artificielle s’élargissent : systèmes à bases de connaissances, de reconnaissance de formes ou encore de diagnostic. Des exosquelettes rendent, aux paraplégiques, la capacité de se lever ou de monter les escaliers. Des lunettes permettent aux malvoyants d’identifier des objets, des personnes ou encore de lire un texte.

Autant d’applications pour lesquelles des algorithmes sophistiqués et d’énormes quantités de calculs, sont nécessaires. Par ailleurs, de très grandes bases de données, correctement annotées, sont indispensables afin de permettre un apprentissage plus fin et ainsi créer des prothèses aussi efficaces qu’un membre humain.

Aujourd’hui les grands axes de recherche de cette discipline visent à recréer l’une des propriétés essentielles de l’être humain : la sensibilité


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