La jambe bionique développée par l'équipe de recherche du Dr Tran Minh (28 ans) ne pèse que 3 kg, aidant les patients amputés à marcher confortablement comme d'habitude.
La jambe bionique Utah a été lancée en 2017 par le Dr Minh et ses collègues du laboratoire HGN de l'Université de l'Utah (États-Unis). Conçue pour peser 3 kg, elle pèse la moitié des autres prothèses de jambe actuellement disponibles sur le marché. Sa longueur peut varier en fonction de la taille de l'utilisateur et de la longueur du membre amputé. Ce dispositif est conçu pour soutenir efficacement les mouvements de tous les utilisateurs pesant moins de 125 kg.
Le Dr Lukas Grabert, membre du laboratoire HGN, a expliqué que le groupe avait étudié le mécanisme des jambes humaines et découvert que les mouvements rapides et efficaces étaient possibles grâce à l'impulsion passive. C'est-à-dire lorsque l'inertie et la gravité interagissent avec les membres pendant le mouvement. Sur la base de ce mécanisme, le groupe a conçu un système de transmission intégré à la jambe bionique, qui permet d'ajuster passivement la configuration de la jambe lors du mouvement.
Le produit se compose de deux parties principales : l'articulation du genou et l'articulation de la cheville et du pied. Chaque articulation est équipée d'un moteur électrique, de capteurs, d'un microprocesseur, d'un système de batterie, de circuits et d'intelligence artificielle (IA). Ces parties fonctionnent ensemble pour assurer toutes les fonctions motrices principales de la jambe, telles que la marche, la station debout, l'assise et le déplacement sur les pentes et les escaliers.
Les jambes sont conçues avec un système d'entraînement intelligent spécialisé en trois parties. L'articulation du genou optimise la capacité de fonctionnement et économise la batterie. L'articulation cheville/pied est dotée d'un système d'entraînement basé sur le système tendineux du pied humain. Enfin, l'articulation cheville/pied est reliée à l'articulation des orteils par un système à ressort pour favoriser les mouvements naturels et l'équilibre du patient sur différents types de surfaces et dans différentes conditions météorologiques.
À mesure que l'utilisateur se déplace, les capteurs et systèmes intégrés à la jambe bionique transmettent des informations au processeur d'IA sur l'état d'activité et le niveau de mouvement. Le système détermine l'intention de l'utilisateur et lui fournit le niveau de soutien approprié. Le produit dispose également d'un mode basse consommation pour les longues périodes, permettant à l'utilisateur de maintenir ses mouvements sans perte de force.
Le Dr Tran Minh assemble des jambes bioniques en laboratoire. Photo : NVCC
Le Dr Minh a déclaré que tous les produits prothétiques doivent être installés à l'hôpital afin que les médecins et les spécialistes puissent les ajuster en fonction de la taille et du poids du patient et fournir des instructions pour un mouvement en toute sécurité.
Selon l'équipe de recherche, les prothèses de jambe actuellement sur le marché sont conçues comme des amortisseurs et sont mécaniquement passives. Autrement dit, elles ne disposent pas de moteurs ni de la flexibilité de mouvement d'une personne valide. Ces produits nécessitent une bonne condition physique et nécessitent un long temps d'adaptation.
La jambe bionique Utah surmonte les limites des prothèses de jambe traditionnelles. Les ingénieurs du laboratoire HGN ont conçu les détails mécaniques et les circuits électriques, puis les ont usinés selon les spécifications. Ces pièces ont été envoyées au laboratoire pour assemblage, installation du logiciel et ajustement afin d'optimiser les fonctionnalités. « Grâce au système d'assistance électrique, l'utilisateur s'habituera plus rapidement à la jambe bionique Utah », a déclaré le Dr Minh.
L'appareil a été testé sur des patients amputés. Photo : Équipe de recherche
Après avoir testé le dispositif sur plus de 20 patients depuis 2020, l'équipe constate que la réaction des utilisateurs est positive. De nombreux patients peuvent désormais effectuer des mouvements essentiels impossibles avec des prothèses conventionnelles, comme monter et descendre les escaliers ou s'asseoir sans assistance.
« Le produit de l'équipe est la première jambe bionique au monde à permettre à une personne amputée des deux membres de marcher confortablement », a déclaré le Dr Minh. Les résultats des tests ont été publiés dans des revues scientifiques prestigieuses telles que Science, Scientific Report et IEEE Transactions.
Le professeur Tommaso Lenzi, chargé de cours à l'Université de l'Utah, a indiqué que les scientifiques étudient la technologie des prothèses depuis les années 1970, mais n'ont pas encore atteint leurs objectifs. Aujourd'hui, la technologie mécatronique a progressé grâce à des batteries de microprocesseurs et des moteurs électriques de plus en plus rapides, compacts et légers. Tirant parti des avancées technologiques et des découvertes en dynamique passive, la bioprothèse de jambe de l'Utah, « grâce à sa taille compacte, aidera les patients amputés de la jambe à se déplacer de manière autonome et à poursuivre librement leurs objectifs », a estimé le professeur Tommaso Lenzi.
Le Dr Minh a déclaré que l'équipe continue de tester la faisabilité de la prothèse de jambe Utah lorsque les utilisateurs l'utilisent à domicile pendant une longue période. Actuellement, HGN Lab collabore avec Otto Bock, le plus grand fabricant mondial de prothèses basé en Allemagne, pour produire en série la jambe bionique Utah et en faire un produit médical destiné aux utilisateurs dans les meilleurs délais, à un prix de vente équivalent à celui des prothèses traditionnelles.
Le Dr Tran Minh est né et a grandi à Hanoï . Il a terminé ses études secondaires au lycée pour enfants surdoués de Hanoï -Amsterdam en 2013. Il est parti aux États-Unis pour obtenir une licence en génie mécanique à l'Université de l'Utah et a obtenu son doctorat en mai 2023. En 2015, il a commencé à concevoir des robots, son principal domaine de recherche étant les articulations des membres flexibles et performantes. Il est actuellement ingénieur concepteur chez Agility Robotics, une entreprise spécialisée dans la fabrication de robots aux États-Unis.
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