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10 innovations bioniques qui pourraient révolutionner la médecine
Après que l'astronaute fictif Steve Austin ait été grièvement blessé dans un accident d'avion expérimental, le directeur Oscar Goldman a assuré à ses collègues du Bureau du renseignement stratégique: «Nous pouvons le reconstruire; nous avons la technologie. »En 1974, quand L'homme de six millions de dollars série télévisée a commencé, la réclamation de Goldman aurait été ridicule si elle avait été faite dans le monde réel.
Aujourd'hui, un peu plus de 40 ans plus tard, nous disposons de la technologie pour reconstruire des êtres humains - ou des parties d’eux, au moins. Comme l'indiquent ces dix innovations bioniques qui pourraient changer de médecine, il ne faudra peut-être pas beaucoup de temps avant de pouvoir «reconstruire» complètement les hommes et les femmes blessés.
10 yeux
Suite à la dégénérescence maculaire liée à l'âge, le retraité britannique Ray Flynn a perdu sa capacité à distinguer les visages en 2009. Sa qualité de vie s'est considérablement améliorée en 2015, lorsqu'il a reçu un implant électrique qui transmet un flux vidéo aux cellules saines de sa rétine. Une minuscule caméra attachée à ses lunettes capture la vidéo. Il peut maintenant reconnaître les visages aussi bien que lire. Il peut aussi voir sa télévision plus clairement. Le plus étonnant de tout, il peut voir même les yeux fermés, grâce à ses lunettes vidéo.
Les personnes souffrant de rétinite pigmentaire ont été assistées par la même technologie qui permet à Flynn de voir. L'ophtalmologiste Paulo Stanga du Manchester Royal Eye Hospital a déclaré: "Cette technologie est révolutionnaire et change la vie des patients. Elle rétablit une vision fonctionnelle et l'aide à vivre de manière plus autonome."
9 oreille
Dans certains cas, la thérapie génique peut utiliser la technologie bionique pour améliorer l'audition. La plupart des pertes auditives se produisent entre les cellules ciliées de la cochlée et le nerf auditif. Les implants cochléaires atténuent ce problème en simulant le nerf auditif avec de minuscules électrodes. Cependant, lorsque les nerfs auditifs sont endommagés, les signaux envoyés par les électrodes doivent être plus puissants, ce qui perturbe le son résultant. Le seul moyen d'affiner le son est de réparer les nerfs auditifs.
C'est là qu'entre en jeu la thérapie génique. Lors de tests, une telle thérapie a fait repousser les nerfs auditifs «ratatinés». Plus précisément, Jeremy Pinyon, scientifique en audit à l'Université de New South Wales, et son équipe ont administré une neurotrophine codant pour un gène, une protéine qui stimule la croissance nerveuse, à des cellules situées à l'intérieur des oreilles de cobayes sourds. Cela a entraîné une régénération du nerf auditif, permettant aux animaux d'entendre à nouveau. Bien que la procédure ne soit pas prête pour une utilisation clinique avant un certain temps, elle semble prometteuse en tant que moyen de produire des oreilles bioniques améliorées par la thérapie génique.
8 dents
La capacité de régénérer les dents et de prévenir les caries à l'aide de la technologie bionique est possible dans un proche avenir, car les dentistes utilisent des substituts bioactifs pour lutter contre la carie dentaire. La Dre Ana Angelova Volponi a déclaré que les recherches visant à créer un tel «bioteeth» avaient fait de grands progrès en utilisant des cellules souches gingivales adultes.
Bien que le développement de bioteeth puisse être possible, les experts divergent quant à l'aspect pratique de la croissance des dents en tant que pratique dentaire de routine. Toutefois, les recherches se poursuivent, notamment en 3D, dans l’espoir de pouvoir faire pousser des dents de remplacement à l’avenir.
7 main
Le film de 2006 Le Labyrinthe de Pan introduit un personnage avec des yeux dans les paumes des mains. Bien que le film soit une fantaisie, une main bionique équipée de son propre œil artificiel est un fait. La prothèse utilise l'intelligence artificielle pour «voir» les objets. L'intention du porteur de saisir un objet est relayée sous forme d'impulsions électriques à la main. La main répond en prenant une photo de l'objet. Ensuite, en utilisant «l’une des quatre positions possibles de saisie», la main se ferme sur l’objet souhaité, le soulevant.
Des images de plus de 500 objets différents ont été utilisées pour entraîner la main. Chacune a été montrée en 72 images pour indiquer différents angles et afficher différents arrière-plans. Au fil des tests, la main a appris quelle position de saisie convenait le mieux à chaque objet. Actuellement, la main est un prototype, bien qu'elle ait été testée par deux personnes amputées, avec une efficacité de 90%. Avant de pouvoir être mis en service, il doit atteindre un taux de réussite de 100%. Les chercheurs espèrent que de nouveaux algorithmes leur permettront d'atteindre cet objectif. Ils prévoient également d'alléger la main et de mettre l'appareil photo dans sa paume, au lieu d'être sur le dos de la main.
6 pancréas
Le pancréas bionique créé par des chercheurs du Massachusetts General Hospital et de l'Université de Boston mesure automatiquement le taux de glycémie, libérant ainsi de l'insuline en fonction des besoins. Un capteur implanté sous la peau surveille la glycémie dans les tissus du porteur et télécharge les données sur une application iPhone. Toutes les cinq minutes, l'application calcule la quantité d'insuline nécessaire en la fournissant à l'aide d'une pompe.
Il n'est pas nécessaire de déterminer les glucides consommés dans chaque repas et de saisir la quantité dans l'appareil. Les utilisateurs indiquent plutôt si le repas était «typique», «plus que d'habitude», «moins que typique» ou comme une «petite bouchée», ainsi que s'il s'agissait du petit-déjeuner, du déjeuner ou du dîner. Un test chez des diabétiques adultes et adolescents a montré que la glycémie des participants était en meilleure santé quand ils utilisaient le pancréas bionique au lieu de leurs traitements habituels. Après d’autres tests, le pancréas bionique pourrait constituer un nouveau moyen de surveiller et de contrôler la glycémie chez les patients diabétiques.
5 jambières
À l'âge de deux ans, John Simpson, âgé d'une soixantaine d'années, tombe et se coupe le menton.En conséquence, il a contracté la polio, ce qui l’a empêché de marcher sans attelle de jambe. Le corset était encombrant et limité dans ses fonctions. «Aussi loin que je me souvienne», dit-il, «j'ai dû marcher avec un étrier en acier à genou verrouillé que je devais ajuster manuellement chaque fois que je voulais plier ma jambe. En cas de dysfonctionnement, je me suis cassé la jambe. »Cependant, sa nouvelle attelle bionique lui a donné la liberté. Grâce à cela, il peut marcher, faire du vélo et monter des escaliers. L'appareil a "révolutionné" sa vie, a-t-il déclaré.
Utilisant la technologie Bluetooth, l’attelle bionique informatisée, utilisant des capteurs sur la cuisse de Simpson, surveille ses pas et se déplace avec lui. L'attelle en fibre de carbone est plus solide que l'acier et fonctionne avec une batterie rechargeable. L'attelle bionique vérifie la position du genou toutes les 0,02 secondes, donnant à Simpson la flexibilité dont il avait besoin, mais qui manquait avec son précédent appareil.
4 genou
Hailey Daniswicz fléchit les muscles de sa cuisse. Les électrodes envoient des signaux à un ordinateur. Sur un moniteur, un avatar plie le genou. La jeune femme a perdu la partie inférieure de sa jambe gauche à cause d'un cancer. Une fois que l'ordinateur a été calibré pour «reconnaître les légers mouvements de sa cuisse», elle peut être équipée d'une jambe bionique qu'elle contrôle naturellement. Selon le responsable du projet, Levi Hargrove, chercheur au Center for Bionic Medicine de l'Institut de réadaptation de Chicago, l'objectif est «d'intégrer la machine à la personne».
La prothèse utilise l'électromyographie (mesure de l'activité électrique des muscles) et un logiciel de reconnaissance des formes. Neuf électrodes, chacune attachée à un muscle différent, détectent les signaux électriques envoyés des nerfs aux muscles. L'ordinateur reconnaît les signaux et détermine si elle souhaite plier le genou ou fléchir la cheville. Daniswicz et les trois autres sujets du programme pouvaient non seulement bouger les jambes et plier les genoux, mais aussi contrôler leurs chevilles à l’aide du genou bionique.
Plus de deux millions de personnes ont été amputées du bas de leurs jambes et on prévoit que deux fois plus d'entre elles subiront une telle opération d'ici 2050 en raison d'une augmentation du nombre de cas de diabète. Actuellement, les jambes prothétiques reposent sur le fait que leurs porteurs initient le mouvement des jambes en les balançant. On espère que de nouveaux genoux et membres bioniques vont révolutionner ces prothèses à l'avenir.
3 cheville
Selon Hugh Herr, directeur du groupe Biomechatronics du Massachusetts Institute of Technology, «la technologie progresse à un rythme tel que nous pouvons facilement imaginer que de nombreux handicaps existants ne sont plus des handicaps». Les membres bioniques sont l'une des applications restituer les capacités perdues aux personnes handicapées. Adrianne Haslet-Davis est un exemple. Danseuse de salon professionnelle, elle a perdu une partie de sa jambe lors des attentats à la bombe du marathon de Boston.
Herr, qui a perdu ses jambes lors d'un accident d'escalade, a construit une cheville artificielle qui a restauré la capacité de danse de Haslet-Davis. «Dans ce laboratoire, nous volons à la nature», explique Herr. «Nous modélisons la partie du corps qui manque et les muscles et la façon dont ceux-ci sont contrôlés par la moelle épinière. De cette science, nous extrayons des principes qui dictent la conception de la mécanique.» L'équipe de Herr a fourni à 90 personnes amputées des versions sur mesure. de la cheville bionique. Les anciens combattants, le ministère de la Défense et certaines compagnies d’assurance privées ont assumé le coût des chevilles, mais M. Herr espère qu’à l’avenir, les prothèses de haute technologie seront plus largement disponibles pour ceux qui en ont besoin.
2 exosquelette
Les progrès de la technologie bionique ont abouti au développement d'un exosquelette bionique. Porté sur le corps, l'exosquelette aide son porteur à marcher. Kevin Oldt s'est blessé à la colonne vertébrale dans un accident de motoneige. En conséquence, il dépendait d'un fauteuil roulant. Maintenant, avec son exosquelette, un dispositif semblable à un harnais combinant un assortiment d'entretoises, de capteurs, de courroies et de logiciels, il reçoit une assistance spécifique à ses besoins.
Une fois qu'Oldt commence à marcher, aidé par des béquilles, les quatre moteurs électriques de l'exosquelette redresser le bas de son corps. Ses jambes travaillent avec l'exosquelette, ce dernier mesurant la force qu'il génère lorsqu'il soulève son pied et appuie contre le sol. En avril 2016, la Food and Drug Administration américaine a approuvé l'exosquelette Ekso GT utilisé par Oldt pour les patients victimes d'un AVC et les personnes souffrant de lésions de la colonne vertébrale au-dessous du cou.
1 queue
Ce n’est pas souvent qu’une personne a besoin d’une queue, mais l’équipe des effets spéciaux le Seigneur des Anneaux Nadya Vessey d’Auckland, en Nouvelle-Zélande, en a reçu un film pour pouvoir se baigner. Une maladie congénitale empêchait ses jambes de se développer correctement et, à 16 ans, elles furent amputées. À l'âge de 50 ans, un jeune garçon, la voyant retirer ses prothèses, lui demande ce que ses propres jambes sont devenues. Elle lui a dit qu'elle est une sirène.
Inspirée par ses explications, elle a écrit à Weta Workshop, la société d'effets spéciaux qui a également créé des effets visuels Les chroniques de Narnia et King Kong, leur demandant de lui faire une queue de sirène. Ils ont répondu en lui construisant une telle queue à partir de tissu de combinaison et de moules en plastique.
La structure de la queue lui permet de nager dans des mouvements gracieux et ondulants comme ceux de la créature mythologique à laquelle elle ressemble lorsqu'elle porte la prothèse. La queue est faite sur mesure pour Vessey, avec une épine dorsale et une aileron de queue en polycarbonate, ainsi que des motifs de balance imprimés numériquement.Malgré la perte de ses jambes, Vessey a participé à la natation au lycée et elle espère utiliser la queue de sa sirène bionique pour participer à une épreuve de natation triathlon.