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Dec 17, 2023

Des capteurs magnétiques suivent la longueur des muscles

Les images à télécharger sur le site Web du bureau MIT News sont mises à la disposition des entités non commerciales, de la presse et du grand public sous Creative Commons Attribution Non Commercial No Derivatives.

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À l’aide d’un simple jeu d’aimants, les chercheurs du MIT ont mis au point un moyen sophistiqué de surveiller les mouvements musculaires, qui, espèrent-ils, permettra aux personnes amputées de contrôler plus facilement leurs membres prothétiques.

Dans une nouvelle paire d'articles, les chercheurs ont démontré la précision et la sécurité de leur système basé sur un aimant, qui peut suivre la longueur des muscles pendant le mouvement. Les études, réalisées sur des animaux, laissent espérer que cette stratégie pourrait être utilisée pour aider les personnes portant des prothèses à les contrôler d'une manière qui imite plus fidèlement le mouvement naturel des membres.

"Ces résultats récents démontrent que cet outil peut être utilisé en dehors du laboratoire pour suivre les mouvements musculaires lors d'une activité naturelle, et ils suggèrent également que les implants magnétiques sont stables et biocompatibles et qu'ils ne provoquent pas d'inconfort", explique Cameron Taylor, chercheur au MIT. chercheur scientifique et co-auteur principal des deux articles.

Dans l'une des études, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient mesurer avec précision la longueur des muscles des mollets des dindes lorsque les oiseaux couraient, sautaient et effectuaient d'autres mouvements naturels. Dans l’autre étude, ils ont montré que les petites billes magnétiques utilisées pour les mesures ne provoquent pas d’inflammation ni d’autres effets indésirables lorsqu’elles sont implantées dans le muscle.

«Je suis très enthousiasmé par le potentiel clinique de cette nouvelle technologie pour améliorer le contrôle et l'efficacité des membres bioniques chez les personnes ayant perdu un membre», déclare Hugh Herr, professeur d'arts et de sciences médiatiques et codirecteur du K. Lisa. Yang Center for Bionics du MIT et membre associé du McGovern Institute for Brain Research du MIT.

Herr est l'auteur principal des deux articles, parus aujourd'hui dans la revue Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Thomas Roberts, professeur d'écologie, d'évolution et de biologie des organismes à l'Université Brown, est l'un des auteurs principaux de l'étude de mesure.

Suivi du mouvement

Actuellement, les membres prothétiques motorisés sont généralement contrôlés à l’aide d’une approche connue sous le nom d’électromyographie de surface (EMG). Des électrodes fixées à la surface de la peau ou implantées chirurgicalement dans le muscle résiduel du membre amputé mesurent les signaux électriques provenant des muscles d'une personne, qui sont transmis à la prothèse pour l'aider à bouger comme le souhaite la personne qui porte le membre.

Cependant, cette approche ne prend en compte aucune information sur la longueur ou la vitesse du muscle, qui pourrait contribuer à rendre les mouvements prothétiques plus précis.

Il y a plusieurs années, l’équipe du MIT a commencé à travailler sur une nouvelle façon d’effectuer ce type de mesures musculaires, en utilisant une approche appelée magnétomicrométrie. Cette stratégie tire parti des champs magnétiques permanents entourant de petites billes implantées dans un muscle. À l’aide d’un capteur semblable à une boussole, de la taille d’une carte de crédit, fixé à l’extérieur du corps, leur système peut suivre les distances entre les deux aimants. Lorsqu’un muscle se contracte, les aimants se rapprochent et lorsqu’il fléchit, ils s’éloignent.

Dans une étude publiée l'année dernière, les chercheurs ont montré que ce système pouvait être utilisé pour mesurer avec précision les petits mouvements de la cheville lorsque les billes étaient implantées dans les muscles des mollets des dindes. Dans l'une des nouvelles études, les chercheurs ont cherché à voir si le système pouvait effectuer des mesures précises lors de mouvements plus naturels dans un environnement non laboratoire.

Pour ce faire, ils ont créé un parcours d’obstacles composé de rampes sur lesquelles les dindes peuvent grimper et de boîtes sur lesquelles sauter. Les chercheurs ont utilisé leur capteur magnétique pour suivre les mouvements musculaires au cours de ces activités et ont découvert que le système pouvait calculer la longueur des muscles en moins d'une milliseconde.