Une neuroprothèse inédite pour la mobilité des patients tétraplégiques : une innovation remarquable grâce aux Carnot

10 2019
Les Carnot préparent le futur

Pour la première fois, un patient tétraplégique a pu se déplacer et contrôler ses deux membres supérieurs grâce à une neuroprothèse et un exosquelette 4 membres spécifique. La neuroprothèse recueille, et transmet en temps réel les signaux cérébraux du patient qui sont décodés par un ordinateur pour contrôler l’exosquelette.
Publiés le 4 octobre 2019 dans la revue The Lancet Neurology, les résultats de l’étude clinique du projet Brain Computer Interface (BCI), réalisée à Clinatec (Carnot Leti, CHU Grenoble Alpes, UGA), valident la preuve de concept du pilotage d’un exosquelette 4 membres spécifique par la pensée.
Ce pilotage est rendu possible par l’implantation long-terme d’un dispositif médical semi-invasif de mesure de l’activité cérébrale appelé WIMAGINE®, développé notamment par le Carnot Leti, et par l’exosquelette 4 membres spécifique développé par le Carnot TN@UPSaclay (CEA-List). Cette technologie est destinée, à terme, à donner une plus grande mobilité aux personnes en situation de handicap moteur.

Le dispositif WIMAGINE® permet de contrôler un exosquelette 4-membres grâce à la mesure et au décodage de signaux cérébraux. La grande innovation de ce dispositif est de pouvoir mesurer de manière chronique en haute résolution l’activité électrique dans le cerveau correspondant à des intentions de mouvement du patient puis de les transmettre en temps réel et sans fil vers un ordinateur pour les décoder afin de contrôler les mouvements des 4 membres de l’exosquelette. Ainsi la personne tétraplégique peut se mouvoir grâce au pilotage mental de l'exosquelette.

Clinatec (Carnot Leti, CHU Grenoble Alpes, UGA), avec l’autorisation des autorités réglementaires, mène l’essai clinique de ce dispositif, chez un patient tétraplégique de 28 ans, atteint d’une lésion de la moelle épinière. Les résultats ont été publiés le 4 octobre 2019 dans la revue The Lancet Neurology.

Le dispositif WIMAGINE® a été spécifié pour être implanté de manière semi-invasive sur la boîte crânienne, afin de mesurer les électrocorticogrammes (ECoG) du patient grâce à une matrice de 64 électrodes en contact avec la dure-mère, et ce sur le long terme. Des cartes électroniques regroupent les briques d’acquisition et de numérisation des électrocorticogrammes, conçues grâce aux experts en microélectronique du Carnot Leti, ainsi que des briques de télé-alimentation et de transmission des données sans fil par liaison radio sécurisée vers un terminal externe. Le packaging de l’implant a été conçu pour garantir sa biocompatibilité et sa sécurité à long terme.
Les électrocorticogrammes ainsi captés sont ensuite décodés en temps réel afin de prédire le mouvement volontaire imaginé par le patient. Ce dernier peut ensuite piloter par exemple la trajectoire des bras de l’exosquelette. Pour permettre le décodage des électrocorticogrammes, des algorithmes très sophistiqués basés sur des méthodes d’Intelligence Artificielle (Machine Learning) et des logiciels permettant un contrôle en temps réel des mouvements de l’exosquelette, ont été développés notamment par le Carnot Leti. 

Un première mondiale co-financée par des fonds Carnot !