La douleur :
Problématique : Comment et pourquoi transférerions-nous la douleur sur une prothèse bionique ?
Introduction
Le transit de la douleur commence lorsque le corps perçoit la douleur grâce aux nocicepteurs et réagit par la formation de prostaglandine venant se poser sur les terminaisons nerveuses pour les rendre plus sensibles amenant l’information au cerveau déclenchant les réactions spécifiques à la douleur et sa localisation.
L’information de la douleur est créée par une impulsion électrique dans les neurones véhiculant l’information, de plus, grâce à l'expérience faite, on sait que les impulsions électriques permettent de faire réagir les muscles et de les faire contracter.
On peut donc penser qu’il faudrait équiper la prothèse de nocicepteurs bioniques permettant d'enclencher le signal électrique dans les neurones, mais simplement pour la partie désagréable afin que la personne sache qu’elle est en danger.
L’expérience “Brain-to-Brain Link Makes 'Mind Control' Possible” de LIVESCIENCE , qui relate une expérience ou deux personnes sont liés grâce à des électrodes liées au cerveau permettant à l’un de vaguement contrôlé l’autre par la pensée.
On sait que les impulsions électriques peuvent permettre non seulement de transmettre une information d’un cerveau à un autre, mais également de faire réagir les muscles, car l'expérience réussissait à faire bouger un membre d’une personne A grâce à la pensée d’une personne B , l’emploi de chocs électriques permet donc un vaste champ d’actions, ici, celui qui nous intéresse est la douleur.
Cet homme se nomme Alain BASTIEN, et depuis un accident de moto, il ne ressent plus la douleur, chose handicapante car il n’est plus en capacité de juger de ce qui est dangereux pour lui.
Ici , on teste le réflexe de la personne à se protéger du froid en plongeant sa main dans un bac d’eau glaciale, le corps ne répond pas, Alain ne ressent pas le besoin de se protéger face à la douleur, un souci non négligeable.Voilà donc une raison de ressentir la douleur, mais avant de reproduire la douleur, il faut commencer par comprendre la base de son fonctionnement.
http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_03/d_03_m/d_03_m_dou/d_03_m_dou_1a.jpg
Lors d’une blessure, les nocicepteurs s’activent et envoient l’information a traiter au cerveau par la voie spinothalamique se trouvant dans la moelle épinière, où un enchaînement de neurones font le transit de l’information directement au cerveau , lui permettant de réagir en conséquence.
Cependant le cerveau a ses faiblesses, il arrive qu’il réagisse de manière paradoxale lorsque un danger est trop grand, par exemple, lorsqu’une personne a trop froid, ou lors d’un cas d’hypothermie avancée , la gestion du corps pour garder une bonne irrigation du sang, amène l’individu à penser qu’il a trop chaud et à se déshabiller , accélérant son refroidissement.
Ce qui montre que même le cerveau n’est pas parfait, et que forcément , une prothèse aura également toujours des défauts mais heureusement, les prothèses peuvent être améliorer.
Ce TPE a donc pour but de démontrer l’utilité de conserver la douleur sur un membre qui pourrait en apparence s’y soustraire en plus de détailler les étapes et éléments à prendre en compte lors de la fabrication d’une prothèse bionique.
L’information de la douleur est créée par une impulsion électrique dans les neurones véhiculant l’information, de plus, grâce à l'expérience faite, on sait que les impulsions électriques permettent de faire réagir les muscles et de les faire contracter.
On peut donc penser qu’il faudrait équiper la prothèse de nocicepteurs bioniques permettant d'enclencher le signal électrique dans les neurones, mais simplement pour la partie désagréable afin que la personne sache qu’elle est en danger.
L’expérience “Brain-to-Brain Link Makes 'Mind Control' Possible” de LIVESCIENCE , qui relate une expérience ou deux personnes sont liés grâce à des électrodes liées au cerveau permettant à l’un de vaguement contrôlé l’autre par la pensée.
On sait que les impulsions électriques peuvent permettre non seulement de transmettre une information d’un cerveau à un autre, mais également de faire réagir les muscles, car l'expérience réussissait à faire bouger un membre d’une personne A grâce à la pensée d’une personne B , l’emploi de chocs électriques permet donc un vaste champ d’actions, ici, celui qui nous intéresse est la douleur.
Cet homme se nomme Alain BASTIEN, et depuis un accident de moto, il ne ressent plus la douleur, chose handicapante car il n’est plus en capacité de juger de ce qui est dangereux pour lui.
Ici , on teste le réflexe de la personne à se protéger du froid en plongeant sa main dans un bac d’eau glaciale, le corps ne répond pas, Alain ne ressent pas le besoin de se protéger face à la douleur, un souci non négligeable.Voilà donc une raison de ressentir la douleur, mais avant de reproduire la douleur, il faut commencer par comprendre la base de son fonctionnement.
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Lors d’une blessure, les nocicepteurs s’activent et envoient l’information a traiter au cerveau par la voie spinothalamique se trouvant dans la moelle épinière, où un enchaînement de neurones font le transit de l’information directement au cerveau , lui permettant de réagir en conséquence.
Cependant le cerveau a ses faiblesses, il arrive qu’il réagisse de manière paradoxale lorsque un danger est trop grand, par exemple, lorsqu’une personne a trop froid, ou lors d’un cas d’hypothermie avancée , la gestion du corps pour garder une bonne irrigation du sang, amène l’individu à penser qu’il a trop chaud et à se déshabiller , accélérant son refroidissement.
Ce qui montre que même le cerveau n’est pas parfait, et que forcément , une prothèse aura également toujours des défauts mais heureusement, les prothèses peuvent être améliorer.
Ce TPE a donc pour but de démontrer l’utilité de conserver la douleur sur un membre qui pourrait en apparence s’y soustraire en plus de détailler les étapes et éléments à prendre en compte lors de la fabrication d’une prothèse bionique.
De l'information douloureuse au cerveau
Le transfert de l’info est un mécanisme complexe , que nous allons détailler dans cette partie du TPE.
https://resize.prod.docfr.ladmedia.fr/img/var/doctissimo/storage/images/media/images/fr/www/douleur4/607425-1-fre-FR/douleur.jpg
Lors d’une stimulation physique , si elle est moindre, ce sont les mécanorecepteurs qui agissent pour envoyer au cerveau une information tactile.
http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_03/d_03_m/d_03_m_dou/d_03_m_dou_1a.jpg
Cependant, lorsque la stimulation est considérée comme portant atteinte a l'intégrité du corps, les récepteurs activés sont les “nocicepteurs” (les récepteurs à la douleur).
Ceux-ci sont beaucoup moins sensibles que les mécanorécepteurs dans le sens où ils leur faut un stimulus bien plus important pour être activé, d’ailleurs , leur niveau d’activation correspond au niveau de douleur ressentie par la personne incriminée.
Cependant, les nocicepteurs ne s'arrêtent pas aux simples chocs, ils sont capables de s’activer pour beaucoup de types de stimuli différents que ce soit du manque d'oxygène, d’un choc électrique ou de contacts avec des substances toxiques.
Les nocicepteurs sont situés à travers tout le corps, on en trouve dans les os, les muscles, les viscères , les tissus cutanés et les tissus vasculaires, en revanche , on ne trouve aucun nocicepteurs dans le cerveau.
De plus, lors d’une blessure, les nocicepteurs peuvent être indirectement activés par certaines substances libérées des cellules incriminées.
Une fois le nocicepteurs activés, ils envoient l’information dans les neurones.
https://www.afblum.be/bioafb/neurone/neurone.htm
Les neurones ont pour fonction de transmettre les influx nerveux à travers le corps, ils sont donc placés presque partout et en grande quantité, par exemple, dans le cerveau humain, on trouve près de 10 milliards de neurones, l’information peut donc véhiculer d’un endroit à un autre sans problème, donc , en l'occurrence, de la blessure au cerveau.
Comme on le voit sur ce schéma, l’influx nerveux part des synapses, puis passe dans les dendrites avant de passer par l’axone et les cellules de Schwann avant de finir dans les boutons terminaux de l’arborisation terminale avant de se transmettre aux synapses d’un autre neurone.
Une fois arrivée au cerveau, l’information peut être traitée en fonction de cet info, par exemple, si notre doigt s’approche trop près d’une flamme , notre réflexe sera de retirer instinctivement notre bras.
Ces informations traversant le cerveau marchent comme des chocs électriques, il nous est donc possible de contrôler des membres uniquement grâce à des électrodes, deux électrodes placés de part et d’autre d’un muscle le forceront à se contracter grâce au courant le traversant qui circule entre les 2 électrodes.
https://resize.prod.docfr.ladmedia.fr/img/var/doctissimo/storage/images/media/images/fr/www/douleur4/607425-1-fre-FR/douleur.jpg
Lors d’une stimulation physique , si elle est moindre, ce sont les mécanorecepteurs qui agissent pour envoyer au cerveau une information tactile.
http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_03/d_03_m/d_03_m_dou/d_03_m_dou_1a.jpgCependant, lorsque la stimulation est considérée comme portant atteinte a l'intégrité du corps, les récepteurs activés sont les “nocicepteurs” (les récepteurs à la douleur).
Ceux-ci sont beaucoup moins sensibles que les mécanorécepteurs dans le sens où ils leur faut un stimulus bien plus important pour être activé, d’ailleurs , leur niveau d’activation correspond au niveau de douleur ressentie par la personne incriminée.
Cependant, les nocicepteurs ne s'arrêtent pas aux simples chocs, ils sont capables de s’activer pour beaucoup de types de stimuli différents que ce soit du manque d'oxygène, d’un choc électrique ou de contacts avec des substances toxiques.
Les nocicepteurs sont situés à travers tout le corps, on en trouve dans les os, les muscles, les viscères , les tissus cutanés et les tissus vasculaires, en revanche , on ne trouve aucun nocicepteurs dans le cerveau.
De plus, lors d’une blessure, les nocicepteurs peuvent être indirectement activés par certaines substances libérées des cellules incriminées.
Une fois le nocicepteurs activés, ils envoient l’information dans les neurones.
https://www.afblum.be/bioafb/neurone/neurone.htm
Les neurones ont pour fonction de transmettre les influx nerveux à travers le corps, ils sont donc placés presque partout et en grande quantité, par exemple, dans le cerveau humain, on trouve près de 10 milliards de neurones, l’information peut donc véhiculer d’un endroit à un autre sans problème, donc , en l'occurrence, de la blessure au cerveau.
Comme on le voit sur ce schéma, l’influx nerveux part des synapses, puis passe dans les dendrites avant de passer par l’axone et les cellules de Schwann avant de finir dans les boutons terminaux de l’arborisation terminale avant de se transmettre aux synapses d’un autre neurone.
Une fois arrivée au cerveau, l’information peut être traitée en fonction de cet info, par exemple, si notre doigt s’approche trop près d’une flamme , notre réflexe sera de retirer instinctivement notre bras.
Ces informations traversant le cerveau marchent comme des chocs électriques, il nous est donc possible de contrôler des membres uniquement grâce à des électrodes, deux électrodes placés de part et d’autre d’un muscle le forceront à se contracter grâce au courant le traversant qui circule entre les 2 électrodes.
Les différentes prothèses
Qu’est-ce qu’une prothèse bionique ?
Une prothèse a pour fonction de remplacer tout membre ou organe, d’un point de vue fonctionnel ( et esthétique ). La prothèse bionique se différencie de la prothèse passive par son procédé robotique qui permet d’agir en répondant aux intentions de la personne amputée.
Le mot anglais « bionic » a été construit à partir du mot « biology » et « electronic ». Le bionique est la réalisation technologique de systèmes basés sur une étude biologique. On prend modèle de systèmes naturels pour créer les prothèses bioniques.
Les différents types de prothèses bioniques :
1) La prothèse myoélectrique:
Les contractions musculaires du moignon sont captées par des électrodes car le système nerveux est un système électrique (en microvolts) qui part du cervelet (dans le cerveau), passe par la moelle épinière et descend jusqu’aux muscles via les nerfs sciatiques.
Schéma légendé du système nerveux
Pour placer les électrodes il faut chercher le « point moteur » sur le moignon, l’endroit où la tension électrique sera la plus forte. Le message capté par les électrodes est amplifié puis transmis au microprocesseur qui le déchiffre et commande au moteur la procédure à suivre pour : ouvrir les doigts, saisir un objet ou fermer le poing, etc. …
Cette prothèse ne peut pas bouger les doigts séparément, elle a seulement la fonctionnalité d’une pince: elle peut saisir des objets. On appelle ceci une prothèse myoélectrique à cause du signal électrique minime qui s’échappe lors de la contraction du muscle.
Elle est aussi la seule prothèse remboursée par la sécurité sociale.
Prothèse myoélectrique de l’avant bras gauche
2) La prothèse hydraulique :
Le second type de prothèse est la prothèse hydraulique, elle fonctionne sur le même principe qu’une prothèse myoélectrique, seulement elle utilise des coussinets remplis d’un liquide hydraulique, au niveau des articulations, ainsi qu’une pompe. Le processeur est protégé dans un étui.
La prothèse hydraulique permet un mouvement séparé de chaque doigt (ce que la prothèse myoélectrique ne permet pas), elle est aussi plus silencieuse et fluide dans le mouvement.
Schéma légendé d’une prothèse hydraulique
3) La prothèse neuroélectrique
Les prothèses neuroélectriques sont les plus évoluées. Elles nécessitent une opération chirurgicale de ré-innervation des nerfs encore actifs du bras dans la zone pectorale. Les électrodes captent le message nerveux directement, qui est donc au niveau du thorax.
Puis le message nerveux est envoyé vers une puce d’une grande capacité, elle analyse des centaines de messages et les convertit en une vingtaine de mouvements différents (mouvements de chaque doigt séparé). Le moteur fait ensuite appliquer le mouvement demandé aux membres prothétiques.
La prothèse neuroélectrique peut donc effectuer plusieurs mouvements en même temps et de manière plus rapide que les prothèses citées au-dessus.
Schéma explicatif du fonctionnement d’une prothèse neuroélectrique
4) La prothèse électronique :
La prothèse électronique n’est pas une neuroprothèse (elle ne fonctionne pas avec le message nerveux). Elle est principalement faite pour remplacer les membres inférieurs, car elle s’adapte bien à la marche.
Ce type de prothèses reproduit le mouvement du membre perdu grâce à une intelligence artificielle ou par des systèmes de motorisation. Ces deux derniers vont analyser la marche du porteur et la reproduire pour optimiser la vie quotidienne du patient.
Une prothèse a pour fonction de remplacer tout membre ou organe, d’un point de vue fonctionnel ( et esthétique ). La prothèse bionique se différencie de la prothèse passive par son procédé robotique qui permet d’agir en répondant aux intentions de la personne amputée.
Le mot anglais « bionic » a été construit à partir du mot « biology » et « electronic ». Le bionique est la réalisation technologique de systèmes basés sur une étude biologique. On prend modèle de systèmes naturels pour créer les prothèses bioniques.
Les différents types de prothèses bioniques :
1) La prothèse myoélectrique:
Les contractions musculaires du moignon sont captées par des électrodes car le système nerveux est un système électrique (en microvolts) qui part du cervelet (dans le cerveau), passe par la moelle épinière et descend jusqu’aux muscles via les nerfs sciatiques.
Schéma légendé du système nerveuxPour placer les électrodes il faut chercher le « point moteur » sur le moignon, l’endroit où la tension électrique sera la plus forte. Le message capté par les électrodes est amplifié puis transmis au microprocesseur qui le déchiffre et commande au moteur la procédure à suivre pour : ouvrir les doigts, saisir un objet ou fermer le poing, etc. …
Cette prothèse ne peut pas bouger les doigts séparément, elle a seulement la fonctionnalité d’une pince: elle peut saisir des objets. On appelle ceci une prothèse myoélectrique à cause du signal électrique minime qui s’échappe lors de la contraction du muscle.
Elle est aussi la seule prothèse remboursée par la sécurité sociale.
Prothèse myoélectrique de l’avant bras gauche2) La prothèse hydraulique :
Le second type de prothèse est la prothèse hydraulique, elle fonctionne sur le même principe qu’une prothèse myoélectrique, seulement elle utilise des coussinets remplis d’un liquide hydraulique, au niveau des articulations, ainsi qu’une pompe. Le processeur est protégé dans un étui.
La prothèse hydraulique permet un mouvement séparé de chaque doigt (ce que la prothèse myoélectrique ne permet pas), elle est aussi plus silencieuse et fluide dans le mouvement.
Schéma légendé d’une prothèse hydraulique3) La prothèse neuroélectrique
Les prothèses neuroélectriques sont les plus évoluées. Elles nécessitent une opération chirurgicale de ré-innervation des nerfs encore actifs du bras dans la zone pectorale. Les électrodes captent le message nerveux directement, qui est donc au niveau du thorax.
Puis le message nerveux est envoyé vers une puce d’une grande capacité, elle analyse des centaines de messages et les convertit en une vingtaine de mouvements différents (mouvements de chaque doigt séparé). Le moteur fait ensuite appliquer le mouvement demandé aux membres prothétiques.
La prothèse neuroélectrique peut donc effectuer plusieurs mouvements en même temps et de manière plus rapide que les prothèses citées au-dessus.
Schéma explicatif du fonctionnement d’une prothèse neuroélectrique
4) La prothèse électronique :
La prothèse électronique n’est pas une neuroprothèse (elle ne fonctionne pas avec le message nerveux). Elle est principalement faite pour remplacer les membres inférieurs, car elle s’adapte bien à la marche.
Ce type de prothèses reproduit le mouvement du membre perdu grâce à une intelligence artificielle ou par des systèmes de motorisation. Ces deux derniers vont analyser la marche du porteur et la reproduire pour optimiser la vie quotidienne du patient.
La programmation de la prothèse bionique
Capter les informations nerveuses et les traduire en mouvements (exemple d'un bras bionique)
Le bras bionique est une prothèse mécanique commandée par le cerveau grâce à l'impulsion électrique émise par les nerfs et grâce à des capteurs situés à la surface de la peau ou bien sous cette dernière en fonction du modèle de la prothèse. Sa greffe permet d'éviter les rejets du corps.
Des batteries, microprocesseurs et circuits de contrôle lui permettent de fonctionner.
Une fois que les nerfs sont ré-acheminés vers un muscle du thorax, ils sont munis d'électrodes. Ainsi, l'ordinateur peut accéder à l'information neurologique.
Afin d'assurer un aspect naturel, la prothèse est recouverte d'un gant de recouvrement esthétique.
Au niveau des muscles innervés, les scientifiques mettent en place tout un mécanisme d'électrodes qui vont enregistrer les influx nerveux émis par le cerveau vers les terminaisons nerveuses du bras amputé.
Puis intervient la puce qui permet d'analyser les signaux nerveux qui permettent au patient d'effectuer plusieurs mouvements à la fois et d'analyser les différents types d'informations envoyées par le cerveau telles que tourner le poignet, fermer la main...
Au niveau de l'épaule, le bras bionique est muni d'une multitude de micro-capteurs et d'électrodes sous-cutanées qui captent les contractions musculaires résultant des influx nerveux.
Afin de restaurer la mobilité du membre, le bras bionique doit comporter un appareil pouvant assimiler et décrypter le message nerveux, c'est pourquoi les prothèses bioniques sont complexes. En effet, chaque action exécutée par le corps humain est commandée par plusieurs neurones.
Chaque neurone est composé d'un soma (partie centrale), d'un axone (prolongement long, mince et cylindrique du corps cellulaire) et de dendrites.
L'influx nerveux est également analysé par la prothèse : le contrôle cognitif des membres artificiels pour des mouvements simples est réalisé par une interface cerveau-machine.
Cette interface est composée d'une électrode de surface électromyographique, qui capte et transporte les signaux myoélectriques jusqu'à la prothèse.
Pour que le bras réponde au signal, l'amputé doit contracter son muscle ré innervé.
La résolution des électrodes de surface présente des inconvénients. En effet, l'utilisateur doit accomplir des mouvements grossiers qui activent des actions préprogrammées.
Les patients pouvant bénéficier d'un bras bionique retrouvent des gestes élémentaires du quotidien.
Des capteurs situés dans la main permettent de calculer la puissance de préhension d'un objet grâce à des jauges de pression. Ainsi, un patient amputé peut saisir un verre sans le faire éclater.
L'apprentissage de l'utilisation de la prothèse est compliqué, par exemple, en 2002, lors des tests entrepris sur 6 patients, un seul a réussi à contrôler sa prothèse par la pensée. En effet, la limite physique de ces prothèses est la maîtrise du bras bionique par la pensée.
Ainsi, après l'opération, un an de rééducation est nécessaire durant laquelle le patient apprendra à passer des actions "ouvrir et fermer" aux actions "prendre et lâcher". Le bras bionique fera ensuite naturellement partie de son corps.
Le bras bionique est une prothèse myoélectrique de haute technologie qui a été inventée par le Dr Todd Kuiken en 2002.
Le modèle Proto 2 possède une main de 22 moteurs par articulation et est capable de reproduire 27 mouvements.
Afin de reproduire la douleur ou un réflexe afin de retirer la prothèse d
Le premier homme à avoir pu bénéficier d'un bras bionique est l'américain Jesse Sullivan (en 2001), tandis que la première femme, également américaine, est Claudia Mitchell (en 2005)
Le bras bionique est une prothèse mécanique commandée par le cerveau grâce à l'impulsion électrique émise par les nerfs et grâce à des capteurs situés à la surface de la peau ou bien sous cette dernière en fonction du modèle de la prothèse. Sa greffe permet d'éviter les rejets du corps.
Des batteries, microprocesseurs et circuits de contrôle lui permettent de fonctionner.
Une fois que les nerfs sont ré-acheminés vers un muscle du thorax, ils sont munis d'électrodes. Ainsi, l'ordinateur peut accéder à l'information neurologique.
Afin d'assurer un aspect naturel, la prothèse est recouverte d'un gant de recouvrement esthétique.
Au niveau des muscles innervés, les scientifiques mettent en place tout un mécanisme d'électrodes qui vont enregistrer les influx nerveux émis par le cerveau vers les terminaisons nerveuses du bras amputé.
Puis intervient la puce qui permet d'analyser les signaux nerveux qui permettent au patient d'effectuer plusieurs mouvements à la fois et d'analyser les différents types d'informations envoyées par le cerveau telles que tourner le poignet, fermer la main...
Au niveau de l'épaule, le bras bionique est muni d'une multitude de micro-capteurs et d'électrodes sous-cutanées qui captent les contractions musculaires résultant des influx nerveux.
Afin de restaurer la mobilité du membre, le bras bionique doit comporter un appareil pouvant assimiler et décrypter le message nerveux, c'est pourquoi les prothèses bioniques sont complexes. En effet, chaque action exécutée par le corps humain est commandée par plusieurs neurones.
Chaque neurone est composé d'un soma (partie centrale), d'un axone (prolongement long, mince et cylindrique du corps cellulaire) et de dendrites.
L'influx nerveux est également analysé par la prothèse : le contrôle cognitif des membres artificiels pour des mouvements simples est réalisé par une interface cerveau-machine.
Cette interface est composée d'une électrode de surface électromyographique, qui capte et transporte les signaux myoélectriques jusqu'à la prothèse.
Pour que le bras réponde au signal, l'amputé doit contracter son muscle ré innervé.
La résolution des électrodes de surface présente des inconvénients. En effet, l'utilisateur doit accomplir des mouvements grossiers qui activent des actions préprogrammées.
Les patients pouvant bénéficier d'un bras bionique retrouvent des gestes élémentaires du quotidien.
Des capteurs situés dans la main permettent de calculer la puissance de préhension d'un objet grâce à des jauges de pression. Ainsi, un patient amputé peut saisir un verre sans le faire éclater.
L'apprentissage de l'utilisation de la prothèse est compliqué, par exemple, en 2002, lors des tests entrepris sur 6 patients, un seul a réussi à contrôler sa prothèse par la pensée. En effet, la limite physique de ces prothèses est la maîtrise du bras bionique par la pensée.
Ainsi, après l'opération, un an de rééducation est nécessaire durant laquelle le patient apprendra à passer des actions "ouvrir et fermer" aux actions "prendre et lâcher". Le bras bionique fera ensuite naturellement partie de son corps.
Le bras bionique est une prothèse myoélectrique de haute technologie qui a été inventée par le Dr Todd Kuiken en 2002.
Le modèle Proto 2 possède une main de 22 moteurs par articulation et est capable de reproduire 27 mouvements.
Afin de reproduire la douleur ou un réflexe afin de retirer la prothèse d
Le premier homme à avoir pu bénéficier d'un bras bionique est l'américain Jesse Sullivan (en 2001), tandis que la première femme, également américaine, est Claudia Mitchell (en 2005)
Les inconvénients liés à une prothèse bionique
De nombreux inconvénients se posent au niveaux des prothèses bioniques, ils peuvent être classer en plusieurs parties :
1-Les inconvénients physiques :
- Le Poids
Une prothèse bionique d'aujourd'hui est un dispositif lourd et encombrant pour l'individu. Celui-ci peut peser jusqu’à plus 6 kilos, empêchant le port du membre une journée durant.
Le patient risque d’être déséquilibré et par conséquent d’avoir des problèmes de dos. Ce poids significatif est celui du membre bionique avec reconstruction complète du membre amputé.
- La Crainte de l'eau
Le membre bionique est essentiellement conçu à partir de composants électroniques. Les microprocesseurs ainsi que les moteurs du dispositif craignent par conséquent l’eau, ce qui empêche l’individu d’utiliser son membre pour des activités « nautiques » et sanitaires (se doucher), forçant ainsi à être vigilant au quotidien et à redéfinir ses activités.
- La Puissance et rapidité du geste
Le problème majeur de la prothèse bionique est un problème de puissance. En effet, le dosage de la puissance des mouvements n'est pas toujours celui recherché par l'utilisateur, certains mouvements sont donc effectués trop brutalement.
Cependant, aujourd'hui, un membre bionique est capable de contrôler et d'adapter la pression en fonction de l'objet tenu. Les problème de pression excessive tendent donc à disparaître. Malgré tout la prothèse est incapable de saisir des objets trop lourds par manque de puissance.
De plus, l’exécution du mouvement avec une prothèse de bras se fait de manière relativement lente par rapport aux capacités d'un membre organique. La prothèse est incapable de saisir un objet en vole par manque de rapidité, mais aussi par manque de précision.
- L'Autonomie
Les batteries d'une prothèse bionique sont comparable en terme de performances à celles d'un Smartphone. L'autonomie est de l'ordre d'un à 3 jours.
Toute la partie électronique du dispositif consommant énormément d'énergie, le rechargement sur secteur est presque journalier.
- Le Dérangement sonore
Le mécanisme du membre est malheureusement bruyant, ceci est lié aux principaux moteurs qui permettent une bonne rotation du membre.
A chaque mouvement, un bruit semblable à un coulissement de poulies est audible. Un dispositif d'isolation phonique ne semble pas envisageable faute d'espace.
2- L'inconvénient biologique :
- L'opération
La réussite de l'opération T.M.R (Targetted Muscle Reeinervation) est la condition nécessaire à l'application d'une prothèse bionique.
Si elle échoue, la prothèse bionique ne reçoit ni n’interprète le message envoyé par le patient et ne peut donc pas réaliser le mouvement. La pose de la prothèse estdonc impossible.
L'opération TMR entraine la paralysie du muscle ré-innervé.
L'opération chirurgicale est une opération considérée comme lourde pour le patient, bien qu'aucun dispositif artificiel ne soit implanté sous la peau, ce qui règle le problème des infections éventuelles.
Les effets secondaires possibles liés à l'amputation sont : des douleurs fantômes, des douleurs du moignon , ...
3- L'inconvénient financier :
La prothèse a un coût très élevé. Le membre seul coûte environ 50 000 euros auquel s'ajoute les frais d'hospitalisation et l'entretient de la prothèse.
Le prix des prothèses peut varier en fonction du membre à remplacer, mais également :
1-Les inconvénients physiques :
- Le Poids
Une prothèse bionique d'aujourd'hui est un dispositif lourd et encombrant pour l'individu. Celui-ci peut peser jusqu’à plus 6 kilos, empêchant le port du membre une journée durant.
Le patient risque d’être déséquilibré et par conséquent d’avoir des problèmes de dos. Ce poids significatif est celui du membre bionique avec reconstruction complète du membre amputé.
- La Crainte de l'eau
Le membre bionique est essentiellement conçu à partir de composants électroniques. Les microprocesseurs ainsi que les moteurs du dispositif craignent par conséquent l’eau, ce qui empêche l’individu d’utiliser son membre pour des activités « nautiques » et sanitaires (se doucher), forçant ainsi à être vigilant au quotidien et à redéfinir ses activités.
- La Puissance et rapidité du geste
Le problème majeur de la prothèse bionique est un problème de puissance. En effet, le dosage de la puissance des mouvements n'est pas toujours celui recherché par l'utilisateur, certains mouvements sont donc effectués trop brutalement.
Cependant, aujourd'hui, un membre bionique est capable de contrôler et d'adapter la pression en fonction de l'objet tenu. Les problème de pression excessive tendent donc à disparaître. Malgré tout la prothèse est incapable de saisir des objets trop lourds par manque de puissance.
De plus, l’exécution du mouvement avec une prothèse de bras se fait de manière relativement lente par rapport aux capacités d'un membre organique. La prothèse est incapable de saisir un objet en vole par manque de rapidité, mais aussi par manque de précision.
- L'Autonomie
Les batteries d'une prothèse bionique sont comparable en terme de performances à celles d'un Smartphone. L'autonomie est de l'ordre d'un à 3 jours.
Toute la partie électronique du dispositif consommant énormément d'énergie, le rechargement sur secteur est presque journalier.
- Le Dérangement sonore
Le mécanisme du membre est malheureusement bruyant, ceci est lié aux principaux moteurs qui permettent une bonne rotation du membre.
A chaque mouvement, un bruit semblable à un coulissement de poulies est audible. Un dispositif d'isolation phonique ne semble pas envisageable faute d'espace.
2- L'inconvénient biologique :
- L'opération
La réussite de l'opération T.M.R (Targetted Muscle Reeinervation) est la condition nécessaire à l'application d'une prothèse bionique.
Si elle échoue, la prothèse bionique ne reçoit ni n’interprète le message envoyé par le patient et ne peut donc pas réaliser le mouvement. La pose de la prothèse estdonc impossible.
L'opération TMR entraine la paralysie du muscle ré-innervé.
L'opération chirurgicale est une opération considérée comme lourde pour le patient, bien qu'aucun dispositif artificiel ne soit implanté sous la peau, ce qui règle le problème des infections éventuelles.
Les effets secondaires possibles liés à l'amputation sont : des douleurs fantômes, des douleurs du moignon , ...
3- L'inconvénient financier :
La prothèse a un coût très élevé. Le membre seul coûte environ 50 000 euros auquel s'ajoute les frais d'hospitalisation et l'entretient de la prothèse.
Le prix des prothèses peut varier en fonction du membre à remplacer, mais également :
- des options
- des matières
- des fonctionnalités
- des tailles
Les avantages liés à une prothèse bionique
Certaines prothèses bioniques comme le Projet LifeHand2 permettent aux patients ayant perdu leur main de retrouver les sensations du toucher. D'autres vont même plus loin et ont le "pouvoir" de redonner la vue à un aveugle
"Dans le cas de la perte d'une seule main, je pense que la reconstruction bionique a plus de bénéfices, parce qu'elle n'a aucun effet secondaire et que la qualité de la fonction récupérée est presque aussi bonne qu'avec une greffe", témoigne le chirurgien autrichien à l'AFP.
D'autres prothèses vont même plus loin et peuvent redonner la vue à une personne aveugle.
L’idée est d’utiliser une mini caméra sur une paire de lunettes pour enregistrer une image et la transmettre par radio à une toute petite plaque équipée d’un réseau d’électrodes implantée sur la rétine du patient.
En stimulant les connexions nerveuses, un semblant de vision devrait pouvoir être rendu, avec des images en noir et blanc dont la résolution augmente avec le nombre d’électrodes présentes sur la plaque.
Le membre bionique présente de nombreux avantages facilitant la vie des personnes amputées.
Premièrement, il n'y a pas de contact entre le membre bionique et le milieu intérieur. Les risques de rejets sont inexistants, en effet, aucun corps étranger n'est transplanté dans le corps du patient.
La prothèse est devenue de plus en plus discrète avec le temps, et elle continue de se rapprocher du membre naturel. Elle est donc plus facile à supporter pour le porteur qui peut se réintégrer dans la société plus facilement.
La pose du bras bionique est aussi moins difficile à supporter psychologiquement que les greffes biologiques. Le membre n'est pas prélevé sur une personne décédée.
La prothèse bionique permet de récupérer jusqu'à 98% des fonctions du bras naturel.
De plus en plus performante, elle permet une réinsertion plus facile en trouvant parfois un emploi adapté. Leur utilisation étant simple, les patients peuvent trouver un travail qui leur correspond.
Enfin, seule la pensée d'un mouvement permet de le réaliser, ce qui facilite encore une fois la vie quotidienne.
Mais ce n'est pas tout, en plus des avantages qu'une prothèse pouvait apporter en elle même , des améliorations arrivent sans cesse, par exemple, auparavant les membres bioniques n’empêchaient pas au patient de ressentir les "douleurs fantômes".
Désormais grâce au développement de la sensibilité des prothèses ce problème est presque résolu.
Pour finir, les prothèses bioniques peuvent employer plus de motricité auparavant impossible pour un humain, par exemple faire un tour complet avec sa main.
Ce qui nous amène a imaginer un futur possible pour ces avancées technologies, plus tard il serait possible , rien qu'avec un bras de sentir, de goûter, ou même de voir sans se mettre en danger en y plaçant des nerfs olfactifs, des nerfs pour la vision ou des nerfs pour le goût, permettant de s'exposer et d'identifier des situations dangereuses en risquant uniquement la prothèse, qui malgré le prix, est toujours remplaçable et perfectible contrairement a un membre humain.
"Dans le cas de la perte d'une seule main, je pense que la reconstruction bionique a plus de bénéfices, parce qu'elle n'a aucun effet secondaire et que la qualité de la fonction récupérée est presque aussi bonne qu'avec une greffe", témoigne le chirurgien autrichien à l'AFP.
D'autres prothèses vont même plus loin et peuvent redonner la vue à une personne aveugle.
L’idée est d’utiliser une mini caméra sur une paire de lunettes pour enregistrer une image et la transmettre par radio à une toute petite plaque équipée d’un réseau d’électrodes implantée sur la rétine du patient.
En stimulant les connexions nerveuses, un semblant de vision devrait pouvoir être rendu, avec des images en noir et blanc dont la résolution augmente avec le nombre d’électrodes présentes sur la plaque.
Le membre bionique présente de nombreux avantages facilitant la vie des personnes amputées.
Premièrement, il n'y a pas de contact entre le membre bionique et le milieu intérieur. Les risques de rejets sont inexistants, en effet, aucun corps étranger n'est transplanté dans le corps du patient.
La prothèse est devenue de plus en plus discrète avec le temps, et elle continue de se rapprocher du membre naturel. Elle est donc plus facile à supporter pour le porteur qui peut se réintégrer dans la société plus facilement.
La pose du bras bionique est aussi moins difficile à supporter psychologiquement que les greffes biologiques. Le membre n'est pas prélevé sur une personne décédée.
La prothèse bionique permet de récupérer jusqu'à 98% des fonctions du bras naturel.
De plus en plus performante, elle permet une réinsertion plus facile en trouvant parfois un emploi adapté. Leur utilisation étant simple, les patients peuvent trouver un travail qui leur correspond.
Enfin, seule la pensée d'un mouvement permet de le réaliser, ce qui facilite encore une fois la vie quotidienne.
Mais ce n'est pas tout, en plus des avantages qu'une prothèse pouvait apporter en elle même , des améliorations arrivent sans cesse, par exemple, auparavant les membres bioniques n’empêchaient pas au patient de ressentir les "douleurs fantômes".
Désormais grâce au développement de la sensibilité des prothèses ce problème est presque résolu.
Pour finir, les prothèses bioniques peuvent employer plus de motricité auparavant impossible pour un humain, par exemple faire un tour complet avec sa main.
Ce qui nous amène a imaginer un futur possible pour ces avancées technologies, plus tard il serait possible , rien qu'avec un bras de sentir, de goûter, ou même de voir sans se mettre en danger en y plaçant des nerfs olfactifs, des nerfs pour la vision ou des nerfs pour le goût, permettant de s'exposer et d'identifier des situations dangereuses en risquant uniquement la prothèse, qui malgré le prix, est toujours remplaçable et perfectible contrairement a un membre humain.
Réponse à la problématique
Comme nous l'avons vu dans ce TPE, retransmettre la douleur et un besoin vital , non seulement pour la survie, mais également pour des problèmes d'ordre psychologiques.
En effet, l'Homme à un instinct de survie, on peut noter que la sensation de danger que procure la douleur est nécessaire, sans ça l'humain risque de ne pas identifier un danger potentiel, tel que du feu, et laisser sa prothèse se dégrader, ou même prendre feu.
Psychologiquement, nous avons vu qu'un manque de certaines parties sensorielles amènent le cerveau a produire des réactions très désagréable, tels que le membre fantôme.
Pour retransmettre ces informations, de simples chocs électriques sont suffisant, comme nous avons vu, il est pour l'instant trop complexe de reproduire la vaste gamme de douleurs auparavant possible grâce aux nocicepteurs.
Un simple choc électrique pourrait signifier à l'utilisateur de la prothèse qu'il y a un danger et pourra enlever sa prothèse de la zone dangereuse.
Nous pourrions donner le choix au patient de vouloir resentir la douleur ou non. Si il ne le veut pas, la prothèse pourrait tout de même se contracter seule pour éviter le danger.
Cependant, la contraction automatique de la prothèse ne peut pas ce faire sur toutes les prothèses, comme les prothèses pour les jambes, faisant tomber l'utilisateur de celle-ci
Sources
Vidéos :
Sites :
Sites :
- Le cerveau
- TMR Surgery
- La depeche
- Prix des prothèses
- Live science :
- The guardian :
- Sciences direct :
- Wikipedia :
Définitions
Stimulus :
Cause externe ou interne capable de provoquer la réaction d'un système excitable, d'un organisme vivant.
Stimuli :
Actions de stimuler, pluriel de stimulus. Généralement employé en médecine pour désigner des " stimulations ", des impulsions répétées pour provoquer la réaction d'un organe. En botanique, désigne les terminaisons sensibles de plantes urticantes.
Mécanorécepteurs :
Les mécanorécepteurs sont des récepteurs sensoriels présents dans tout le corps. Ils sont des représentants de la peau, des pressions (cardiaques et vasculaires), des perceptions viscérales et masticatoires et sont très petits.
Cause externe ou interne capable de provoquer la réaction d'un système excitable, d'un organisme vivant.
Stimuli :
Actions de stimuler, pluriel de stimulus. Généralement employé en médecine pour désigner des " stimulations ", des impulsions répétées pour provoquer la réaction d'un organe. En botanique, désigne les terminaisons sensibles de plantes urticantes.
Mécanorécepteurs :
Les mécanorécepteurs sont des récepteurs sensoriels présents dans tout le corps. Ils sont des représentants de la peau, des pressions (cardiaques et vasculaires), des perceptions viscérales et masticatoires et sont très petits.
Remerciements
Nous voudrions tout d'abord remercier nos professeurs référents : Mr COLMAGRO (professeur de SVT) et Mme MENEANO BARLETTA (professeure de Physique-Chimie). Ils nous ont suivi tout au long de notre TPE.
De plus, nous remercions particulièrement Mr Laurent SERRANO, kinésithérapeute à SEIGNOSSE, qui a bien voulu prendre le temps de nous rencontrer et de nous donner des informations complémentaires qui nous ont permis de rendre plus concret ce TPE.
De plus, nous remercions particulièrement Mr Laurent SERRANO, kinésithérapeute à SEIGNOSSE, qui a bien voulu prendre le temps de nous rencontrer et de nous donner des informations complémentaires qui nous ont permis de rendre plus concret ce TPE.
Élèves ayant produit ce tpe
Macéo LAINÉ
élève
Mise en ligne du site web, recherche d'informations & rédaction
Alexandre PENNE
élève
recherche d'informations & rédaction
