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30 septembre 2022 | de Thomas Meier, Fabio Sorrentino

Prothèses bioniques pour la main

Le terme «bionique» fait référence aux approches de recherche et de développement qui, dans la recherche de solutions, transposent des connaissances tirées de l’analyse des systèmes vivants aux systèmes techniques. La transposition de la biologie à la technique est l’élément central de la bionique (définition du «Verein Deutscher Ingenieure», VDI). Les prothèses bioniques sont donc commandées par la pensée, en enregistrant toute activation des muscles résiduels du moignon. La production d’un mouvement de la prothèse ou de certains de ses éléments requiert une «pensée» particulière de la personne, car la «commande» mentale est dirigée vers un muscle qui n’exécute pas une «action» à proprement parler. Ce processus nécessite un entraînement intensif et il n’est pas simple de générer un potentiel musculaire suffisant pour toutes les actions.

Table des matières

 

La médecine s’intéresse depuis toujours au remplacement de membres perdus lors de conflits armés ou à la suite d’un accident ou d’une maladie. Les premières exoprothèses virent le jour dans l’Égypte ancienne. En 1530 déjà, Götz von Berlichingen utilisait une main à commande mécanique externe et dotée d’une fonction de préhension. Durant les guerres de l’ère moderne, les prothèses n’ont cessé de gagner en importance. Le remplacement de la main est restée un défi, car la main n’est pas seulement l’« outil » le plus important de l’être humain, c’est aussi l’expression de l’émotion par le biais de la gestuelle.

Nouvelles possibilités

Ces dernières années, les exoprothèses ont connu un énorme développement, notamment pour la main et le bras. Aux premières prothèses de membres à commande principalement mécanique ont succédé les premières prothèses à commande myoélectrique, qui, au départ, n’offraient qu’un faible nombre de fonctions. Dès que de petits moteurs suffisamment puissants ont pu être fabriqués, ces derniers ont aussi offert des possibilités dans le domaine des prothèses. C’est grâce à cela qu’il existe aujourd’hui des prothèses de la main performantes, qui requièrent toutefois une commande de grande précision. Ces prothèses autorisent une fonction de préhension et de tenue quasiment naturelle.

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Fig. 1: Commande des articulations des doigts au moyen de micromoteurs
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Fig. 2: Prothèse de la main, ici encore sans «peau» en silicone
© Copyrights by Össur hf

Si, après une amputation transradiale (à hauteur de l’avant-bras), il reste suffisamment de muscles innervés pour la commande de fonctions myoélectriques complexes, dans le cadre d’une amputation transhumérale (au niveau du bras), ils nerestent que deux muscles, le biceps et le triceps brachial. Cela ne permet de commander par la pensée les fonctions du coude, du poignet et des doigts qu’en série, donc successivement, et aucunement de façon intuitive. Selon la qualité des signaux, seule une commande dite numérique est possible, laquelle n’autorise aucune modulation de la vitesse ou de la force de préhension [1]. Cela explique le piètre succès de ces prothèses ²auprès des patients concernés.

Pour améliorer les possibilités de commande, la méthode d’opération «Targeted Muscle Reinnervation» (TMR) a été introduite en 2004. Cette technique autorise une commande simultanée de fonctions multiples via plusieurs canaux et permet d’actionner en même temps plusieurs articulations tout en modulant la vitesse et la force de préhension aux exigences actuelles [2,3]. Pour le garantir, les nerfs qui ont perdu leur organe cible distal du fait de l’amputation – pour l’essentiel le nerf radial, le nerf médian et le nerf ulnaire – sont transférés par microchirurgie vers divers muscles du moignon  afin d’y générer un nombre suffisant de signaux musculaires susceptibles d’être commandés intuitivement par la pensée. En fonction de l’activité des nerfs donneurs, les muscles cibles se contractent et les potentiels musculaires sont transmis à la prothèse par le biais d’électrodes de surface. L’objectif premier de l’intervention chirurgicale est de doter la personne blessée de jusqu’à six signaux musculaires individuels permettant une commande intuitive par la pensée qui corresponde au schéma moteur naturel. La condition pour réussir une telle opération? Il faut des muscles intacts au niveau du moignon d’amputation et un plexus brachial proximal en grande partie intact pour pouvoir isoler les nerfs donneurs sur le plan de l’anatomie topographique. Comme les nerfs transférés doivent d’abord s’innerver dans leurs muscles cibles et que l’entraînement aux signaux prend également du temps, une opération protéthique (TMR) ne peut être pratiquée que 12 mois après l’intervention. De plus, la personne amputée du bras doit avoir les ressources cognitives requises pour visualiser les différentes fonctions de son bras prothétique et avoir l’endurance nécessaire pour suivre un entraînement intensif et de longue haleine dans la gestion des signaux et la maîtrise de la prothèse [4,5].

Les personnes présentant des déchirures nerveuses, telles celles observées lors d’une amputation traumatique, souffrent généralement de sévères douleurs de désafférentation similaires aux douleurs fantômes. La technique opératoire TMR s’est dès lors imposée dans l’intervalle aussi en tant que thérapie des douleurs neuropathiques ou fantômes[6].

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Fig. 3: Situation des électrodes dans l’enveloppe de l’avantbras
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Fig. 4: La commande de pronation et de supination au niveau de l’articulation de la main
© Copyrights by Össur hf

Présentation du cas

En 2015, un peintre d’entreprise de 46 ans a subi une amputation au niveau du bras et de la jambe gauches à la suite d’un accident de circulation. Après plusieurs interventions au fémur et au moignon du bras, il a été dirigé à plusieurs reprises vers la clinique de réadaptation Bellikon. En dépit de multiples opérations, il souffrait de névromes douloureux sévères aux deux moignons. Lors d’un de ces séjours, il a reçu une première prothèse myoélectrique provisoire du bras, avec deux électrodes de surface, ainsi qu’une main de préhension myoélectrique qui répondait alors aux exigences, vu la présence de deux signaux musculaires. Lors de l’adaptation de la prothèse définitive, des problèmes sont apparus au niveau des signaux musculaires dans le triceps et il a fallu s’orienter plutôt vers une seule électrode de surface. Cela limitait considérablement les possibilités fonctionnelles de la prothèse, si bien que celle-ci n’a pas été réellement acceptée par le patient.

Pour améliorer les douleurs fantômes, une correction de cicatrice a été réalisée à l’Hôpital de l’Île de Berne en décembre 2015, ainsi qu’une suture nerveuse secondaire des nerfs principaux au niveau de la jambe. En janvier 2016, la même opération a été réalisée sur le moignon du bras, en créant par la même occasion les conditions pour une TMR. Les points cibles «nouvellement créés» ont été analysés lors d’un examen électroneuromyographique en septembre 2016. En résumé, après l’opération, des commandes sélectives de tous les muscles cibles ont pu être trouvées pour les nerfs radial, ulnaire et médian. Les conditions étaient ainsi réunies pour une prothèse de bras bionique.

En mars 2017, la Suva a toutefois refusé la prise en charge des frais pour la prothèse TMR prévue, se fondant sur la recommandation d’une expertise externe . Celle-ci avait jugé la mise en place d’une prothèse TMR non réalisable en Suisse, estimant en outre que les coûts élevés de cette opération ne «seraient pas économiquement justifiables». En revanche, une prise en charge des frais a été accordée pour une nouvelle prothèse de jambe.

Malgré le rejet formel de la prise en charge des frais d’une prothèse TMR, l’assuré a fait l’objet en 2018 d’une évaluation avec test PMR à Vienne, qui a permis de localiser cinq des six «hotspots» dans le moignon du bras. La séparation réussie des signaux – autrement dit la commande isolée des cinq électrodes avec les fonctions correspondantes de la prothèse – a permis à l’assuré de commander ces fonctions par la pensée, de manière intuitive, avec un haut niveau de fiabilité.

Avant son accident, l’assuré travaillait comme peintre d’entreprise diplômé. Quand, après une longue phase de réadaptation, il est apparu clairement qu’il ne retournerait plus à son métier d’origine, il s’est lancé en 2018 dans une réorientation professionnelle avec une formation de moniteur de conduite et une formation complémentaire de moniteur de conduite pour les personnes souffrant de handicaps physiques. Soutenu par le service de job coaching de la clinique de réadaptation de Bellikon, il a suivi les divers modules de formation de moniteur de conduite, même si la formation a dû être interrompue en raison d’opérations au fémur et de multiples adaptations de prothèse de bras et de jambe.

Une autre évaluation ergothérapeutique à la clinique de réadaptation de Bellikon réalisée en janvier 2020 a confirmé une fois encore que le patient était un bon candidat pour la mise en place d’une prothèse TMR au bras, tout en soulignant la nécessité pour l’assuré de trouver un centre thérapeutique spécialisé en Suisse, afin de pouvoir y apprendre à utiliser la prothèse de façon optimale. De plus, l’ergothérapeute a exprimé quelques craintes par rapport aux possibilités de maintenance (service) de la prothèse en Suisse. Après un examen médical et en raison aussi de l’évaluation particulièrement positive, la prise en charge des frais de la prothèse bionique a finalement été recommandée; elle a été octroyée par le secteur frais de traitement sur décision individuelle, sans que cela ait valeur de précédent. 

En juin 2022, l’assuré a été vu par la Médecine d’assurance de la Suva. Il s’est dit satisfait des prothèses jusqu’à présent, parfaitement ajustées. Des travaux de rectification étaient encore requis pour pouvoir fabriquer une emboîture définitive. Dans le cadre de l’examen, il a mis en place la prothèse de bras qu’il avait emmenée et montré les fonctions qu’elle lui offrait, ce qu’il est parvenu à faire avec beaucoup de facilité. Grâce aux fonctions préconfigurées d’une appli sur smartphone, il a même pu faire la démonstration de diverses possibilités de préhension et simuler quelques gestes. 

Au total, l’assuré a présenté de bons progrès dans l’utilisation de sa prothèse de bras. Il reste toujours un potentiel d’amélioration des fonctions par un entraînement personnel dans la gestion des signaux et la maîtrise de la prothèse, en plus d’un feed-back et de contrôles réguliers. L’assuré ayant désormais terminé avec succès sa formation de moniteur de conduite, il est hautement motivé pour intensifier les exercices.

Adresse de correspondance

Bibliographie

  1. Braatz F, Ernst J, Andres E, Felmerer G. Was gibt es Neues in der (myoelektrischen) Prothetik? In: Was gibt es Neues in der Chirurgie? Jahresband 2018. Hrg: Jähne J, Königsrainer A, Schröder W, Südkamp NP. eBook. ecomed MEDIZIN, Landsberg am Lech 2018, p. 285-290. 
  2.  Kuiken TA., Li G, Lock BA, et al. Targeted Muscle Reinnervation for Real-Time Myoelectric Control of Multifunction Artificial Arms, JAMA. 2009; 301(6): 619–628.
  3. Kuiken TA, Dumanian GA, Lipschutz RD, et al. The use of targeted muscle reinnervation for improved myoelectric prosthesis control in a bilateral shoulder disarticulation amputee. Prosthet Orthot Int. 2004; 28(3):245-53.
  4. Aszmann OC, Dietl H, Frey M. Selective nerve transfers to improve the control of myoelectrical arm prostheses. Handchir Mikrochir Plast Chir. 2008; 40(1):60-5.
  5. Salminger S, Mayer JA, Sturma A, et al. Prosthetic reconstruction of the upper extremity. Unfallchirurg. 2016;119(5):408-13.
  6. Souza JM, Cheesborough JE, Ko JH, et al. Targeted muscle reinnervation: a novel approach to postamputation neuroma pain. Clin Orthop Relat Res. 2014; 472(10):2984-90.

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