Development of a Non-Invasive Proprioceptive Feedback Strategy for Upper-Limb Robotic Prosthesis Users

Les membres supérieurs sont essentiels à un large éventail d’activités quotidiennes impliquant l’atteinte, la préhension et la manipulation d’objets. Chez les personnes ayant subi une amputation transradiale, la perte de la main et d’une partie de l’avant-bras compromet l’exécution d’actions permettant l’interaction avec l’environnement et entraîne des compensations fonctionnelles importantes. Les prothèses myoélectriques sont conçues pour restaurer ces capacités en décodant les intentions de mouvement des utilisateurs à partir de l’activité musculaire mesurée au niveau du membre résiduel. Malgré des avancées technologiques majeures, leur adoption demeure limitée, notamment en raison de l’absence de rétroaction sensorielle physiologique, indispensable à la fermeture de la boucle sensorimotrice. Essentiellement, les utilisateurs doivent être en mesure de ressentir leur main robotique. Privés de retour proprioceptif et tactile, ils dépendent fortement de leur vision, subissent une charge cognitive accrue et doivent suivre un entraînement long et exigeant. Ces éléments compromettent la précision des mouvements effectués et l’acceptabilité de la prothèse. La rétroaction sensorielle artificielle fait ainsi l’objet d’un intérêt croissant dans la recherche sur les prothèses robotiques. La majorité des travaux se sont concentrés sur la rétroaction tactile. Toutefois, la proprioception, essentielle au contrôle moteur et au développement du sentiment d’autonomie, demeure moins représentée dans la littérature. Les approches actuelles se répartissent sur un spectre allant de la substitution sensorielle, comme la stimulation vibrotactile, aux stratégies biomimétiques, visant à recréer la sensation originale. Cette thèse propose une approche intermédiaire bioinspirée, entre la substitution sensorielle et le biomimétisme, reposant sur l’utilisation de la neurostimulation électrique transcutanée pour transmettre l’information proprioceptive liée à la configuration de la main. La stimulation est appliquée par l’entremise d’électrodes de surface afin d’interagir avec les nerfs médian et ulnaire, ce qui induit des sensations référées en aval du site de stimulation, perçues dans la main amputée. Cette stratégie offre une rétroaction proprioceptive qui est spatialement cohérente, tout en évitant d’avoir recours à des interventions chirurgicales. La réalisation des objectifs spécifiques de cette thèse a permis de faire évoluer progressivement l’interaction homme-machine entre les utilisateurs et la main robotique. Une première étude a porté sur l’élaboration d’une preuve de concept afin d’évaluer la capacité de la stratégie de rétroaction développée à transmettre de l’information proprioceptive pertinente à l’utilisateur d’une main robotisée.