Un exosquelette imprimé en 3D pour la rééducation post-AVC

Première cause de handicap acquis de l'adulte et deuxième cause de démence, l'AVC peut laisser des séquelles graves malgré une amélioration dans la prise en charge. Plusieurs fonctions du cerveau connaissent des défaillances soudaines qui peuvent générer de la paralysie ou des troubles du mouvement et de la parole. Une phase de rééducation s'impose alors au cours de laquelle des physiothérapeutes vont réapprendre les mouvements aux personnes touchées. Par exemple, dans le cas d'un trouble de la main, le patient s'exerce à la préhension. Pour soutenir ce type de formation, une équipe de chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ) a fabriqué un exosquelette qui se compose d'un module attaché à la main du patient par des courroies en cuir de main, d'un capteur sous forme de bracelet et d'un sac à dos. Lorsque l'utilisateur bouge sa main, le bracelet envoie des signaux électromyographiques (EMG) à un mini-ordinateur inséré dans le sac à dos. Sur la base des données reçues, l'ordinateur distingue le mouvement de préhension que le patient souhaite effectuer et active les moteurs qui, eux, font fléchir les ressorts à lames, à savoir les doigts de l'exosquelette. Pour que l'exosquelette soit adapté à un usage quotidien, les scientifiques ont voulu le rendre le plus léger possible. Ils ont d'abord eu recours à l'impression 3D FDM particulièrement adaptée au prototypage rapide en raison de son coût modéré, de sa facilité d'utilisation et de sa rapidité. Puis le dos de la main et les articulations des doigts ont été imprimés en ABS. Si la technologie FDM et l'ABS se sont révélés adaptés au dos de la main, ce n'était pas le cas pour les articulations des doigts qui doivent pouvoir se plier et se déplier. Ces articulations maintiennent ensemble les trois minces ressorts à lames en acier inoxydable empilés. Mais la friction entre les articulations et les ressorts à lames était trop élevée. D'où le recours à Igus, une société basée à Cologne, spécialisée dans les matériaux plastiques haute performance pour la fabrication additive. Les articulations des doigts ont ainsi été imprimées en 3D grâce à la technologie du frittage sélectif par laser (SLS) et c'est le plastique haute performance iglidur I6 qui a été choisi. Grâce à l'impression SLS, il a été possible de produire la structure fine des articulations des doigts sans support et grâce à l'iglidur I6, les articulations des doigts imprimées en 3D ont également affiché une ténacité et une résistance à l'abrasion requises. Cela a également permis de personnaliser les exosquelettes à faible coût. "Nous avons développé un algorithme permettant d'adapter le modèle numérique de l'exosquelette à la taille de la main du patient en quelques clics", précise le chercheur Jan Dittli. Actuellement au stade de prototype, l'exosquelette, qui applique une force de six newtons par doigt, pourrait être imprimé en 3D rapidement et facilement. Le module de main ne pèse plus que 148 grammes et le sac à dos 720 grammes, ce qui constitue un avantage décisif.