[Does upper limb robot-assisted rehabilitation contribute to improve the prognosis of post-stroke hemiparesis?].

NEUROL-1349; No. of Pages 9 revue neurologique xxx (2014) xxx–xxx

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ScienceDirect www.sciencedirect.com

Revue geńe´rale

La reé´ducation du membre supe´rieur assisteé par robot contribue-t-elle a` ame´liorer le pronostic de l’he´mipare´sie vasculaire ? Does upper limb robot-assisted rehabilitation contribute to improve the prognosis of post-stroke hemiparesis? C. Duret a,*, J.-M. Gracies b a

Me´decine physique et de reádaptation, unite´ de reé´ducation neurologique, CRF « Les Trois Soleils », 19, rue du Chaˆteau, 77310 Boissise-Le-Roi, France b Laboratoire analyse et restauration du mouvement, reé´ducation neurolocomotrice, universite´ Paris-Est Cre´teil, Cre´teil (94), hoˆpitaux universitaires Henri-Mondor, AP–HP, 51, avenue du Marećhal-de-Lattre-de-Tassigny, 94010 Cre´teil, France

info article

r e´ s u m e´

Historique de l’article :

Introduction. – La reé´ducation du membre supe´rieur assisteé par un dispositif robotise´ est

Reçu le 4 janvier 2014

une option innovante de traitement physique des de´ficiences motrices, d’origine plus

Reçu sous la forme re´viseé le

particulie`rement neurologique. Depuis une dizaine d’anneés, cette strate´gie de reé´ducation

4 juillet 2014

utilisant des outils technologiques a e´te´ e´valueé sur des patients he´mipare´tiques, princi-

Accepte´ le 9 juillet 2014

palement apre`s un accident vasculaire ce´re´bral (AVC). E´tat des connaissances. – Les re´sultats d’e´tudes en phases aigue¨ et chronique de l’AVC sugge`rent une bonne tole´rance et une re´duction significative et persistante des de´ficiences

Mots cle´s :

motrices ; le beńe´fice fonctionnel est montre´ uniquement en phase aigue¨/subaigue¨. Perspectives. – Un meilleur acce`s aux robots de reé´ducation et leur utilisation optimale

Reé´ducation robotiseé

seront probablement associe´s a` une meilleure efficience du travail reé´ducatif au membre

Membre supe´rieur

supe´rieur pare´tique.

AVC

Conclusions. – Si ce traitement est encore confine´ a` un cercle restreint d’utilisateurs, les

Intensite´

proprie´te´s biomećaniques des dispositifs utilise´s et certaines indications cliniques sugge´reés par la litte´rature en font une technique de reé´ducation prometteuse. # 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s.

Keywords: Rehabilitation robotics Upper limb Stroke Intensity

abstract Introduction. – Upper limb robot-assisted rehabilitation is a novel physical treatment for neurological motor impairments. During the last decade, this rehabilitation option utilizing technological tools has been evaluated in hemiparetic patients, mostly after stroke.

* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (C. Duret). http://dx.doi.org/10.1016/j.neurol.2014.07.012 0035-3787/# 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits re´serve´s.

Pour citer cet article : Duret C, Gracies J-M, La reé´ducation du membre supe´rieur assisteé par robot contribue-t-elle a` ame´liorer le pronostic de l’he´mipare´sie vasculaire ?. Revue neurologique (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.neurol.2014.07.012

NEUROL-1349; No. of Pages 9

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revue neurologique xxx (2014) xxx–xxx

State of art. – Studies at acute and chronic stages suggested good tolerance and a significant and persistent reduction of motor impairment; a real impact on disability has been shown in acute/sub acute patients. Perspectives. – Improved access to rehabilitation robots and an optimal use will probably be associated with higher efficiency of rehabilitative work in the paretic upper limb. Conclusions. – Even if this treatment is still confined to a narrow circle of users, the device’s biomechanical properties and clinical suggestions from the literature may show promise for the future of rehabilitation. # 2014 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

1.

Introduction

L’utilisation d’applications robotiques dans le champ de la reádaptation du membre supe´rieur n’est pas rećente. En effet, de`s les anneés 1970 et 1980, la robotique d’assistance a` la personne a de´veloppe´ des syste`mes de compensation des incapacite´s de pre´hension [1]. Cependant, a` partir des anneés 1990, cette discipline s’est orienteé vers la mise au point de dispositifs aidant les professionnels de la reé´ducation a` optimiser les conditions de prise en charge des de´ficiences motrices du membre supe´rieur, plus particulie`rement de la pare´sie spastique. Ce symptoˆme neurologique, trouble moteur le plus fre´quemment observe´ apre`s un AVC, a plus particulie`rement preóccupe´ les ingeńieurs en robotique. Cette de´ficience neurologique de´finie par un affaiblissement partiel, rarement total de la commande motrice, de tout ou d’une partie du membre supe´rieur, a ainsi e´te´ le mode`le utilise´ par les chercheurs pour de´velopper leurs syste`mes robotise´s. Les robots de reé´ducation sont des dispositifs compose´s d’e´le´ments mećaniques, autorisant un certain nombre de degre´s de liberte´ motorise´s (un degre´ de liberte´ correspond a` une capacite´ de mouvement selon ou autour d’un axe de l’espace, par exemple, la flexion et l’extension du coude correspond a` un degre´ de liberte´), reálisant une interface entre le patient et des syste`mes informatiques. Des capteurs permettent au robot de connaıˆtre son propre e´tat et de le situer dans son environnement. La fonction de ces capteurs est e´galement de transmettre certaines informations recueillies au cours de l’exećution de la taˆche (souvent la position et la vitesse des points de la trajectoire) qui seront traiteés par des programmes informatiques. Ces derniers de´terminent finalement le comportement du robot et donc le niveau d’assistance procureé par les actionneurs, souvent des moteurs e´lectriques, en fonction d’algorithmes pre´de´finis [2]. Ces robots dits de coope´ration-comanipulation sont ainsi des dispositifs interactifs dont le fonctionnement est base´ sur les ećhanges d’informations et de force entre un utilisateur et une machine, et sont a` diffe´rencier des orthe`ses articuleés non motoriseés (Fig. 1). Ces syste`mes permettent aux physiothe´rapeutes de faciliter et/ou d’e´tendre certaines de ses fonctions en favorisant la mise en œuvre d’un entraıˆnement du membre supe´rieur hautement re´pe´titif et intensif mais e´galement reproductible, quantifiable, adapte´ et adaptable en temps presque reél. Depuis les premie`res e´tudes cliniques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) avec le robot MIT Manus, les

re´sultats publie´s au cours des 15 dernie`res anneés sugge`rent une ame´lioration de la rećupe´ration des de´ficiences motrices sous l’effet de la reé´ducation robotiseé [3–10]. Cependant, le faible nombre d’e´tudes rigoureuses (une quinzaine controˆleés et randomiseés) et d’utilisateurs dans le monde (uniquement 250 unite´s du robot « In Motion », version commercialiseé du MIT Manus, distribueés dans le monde) n’ont pas encore permis a` cette the´rapie de s’inte´grer de façon routinie`re dans les programmes de reé´ducation de l’he´mipare´sie. Ces programmes sont encore centre´s sur des the´rapies dites conventionnelles au cours desquelles les prises en charge dispenseés individuellement (un the´rapeute pour un patient) aux patients utilisent des techniques manuelles incluant des e´tirements passifs en amplitude articulaire sous-maximale associe´s a` des postures d’inhibition [11], des mouvements actifs vers des cibles assiste´s par le the´rapeute, utilisant parfois des syste`mes de suspension du membre supe´rieur et des taˆches de pre´hension adapteés aux capacite´s du patient [12]. Ces techniques de reé´ducation favorisent le travail a` viseé fonctionnelle en inte´grant le membre supe´rieur dans des activite´s de saisies et de pre´hension d’objets. Afin de faire le point sur les connaissances issues de l’utilisation de cette technique e´mergente et innovante en reé´ducation de l’he´mipare´sie, nous revoyons ici quelques donneés actuellement prouveés ou sugge´reés par la litte´rature en tentant de re´pondre a` des questions pratiques.

Fig. 1 – Dispositif Armeo Spring non motorise´. « Photo : Hocoma, Suisse ».



3


2. Reé´ducation du membre supe´rieur : e´tat des connaissances 2.1. La the´rapie assisteé par la robotique est-elle bien tole´reé ? Oui La reé´ducation assisteé par la robotique est une technique de reé´ducation hautement intensive et re´pe´titive. Les e´tudes dećrivent en effet un nombre de mouvements re´pe´te´s par seánce d’une ampleur 20 a` 30 fois supe´rieure a` celle qui est pratiqueé en reé´ducation conventionnelle [13]. Pour autant, cette technique est bien tole´reé et bien accepteé par les patients. Les e´tudes ayant utilise´ les batteries d’e´valuation les plus comple`tes soulignent l’absence d’aggravation ou d’apparition de douleurs d’e´paule quelle que soit la phase, aigue¨/ subaigue¨ [3,9] ou chronique [6,10,14]. La revue Cochrane [15] a confirme´ une bonne tole´rance de la technique et des effets de´le´te`res rares et pas plus fre´quents que pour les the´rapies conventionnelles. Enfin, certains auteurs [6,14] ont rapporte´ un bon niveau de satisfaction des patients. Il faut signaler que la plupart de ces e´valuations a e´te´ reáliseé sur des patients traite´s en phase chronique (plus de 6 mois apre`s la survenue de l’AVC) et que la tole´rance et l’acceptabilite´ de ces programmes intensifs doivent eˆtre confirmeés sur des patients a` la phase subaigue¨ apre`s l’AVC. En effet, il est reconnu que les patients subaigus souffrent d’une fatigabilite´ plus importante, e´tant par ailleurs habituellement pris en charge dans des programmes multidisciplinaires potentiellement lourds.

2.2. L’hyperactivite´ musculaire et/ou la spasticite´ sontelles aggraveés par la reé´ducation robotiseé ? Non Les dogmes en neuroreé´ducation centrale ont longtemps prohibe´ l’utilisation de traitements physiques intensifs et re´pe´titifs, causes, disait-on, de fatigue excessive et d’aggravation des pheńome`nes spastiques. Plusieurs e´tudes rapportent au contraire l’absence d’aggravation, voire la diminution de l’hyperactivite´ musculaire [5,9,10,16,17] apre`s un entraıˆnement intensif du membre supe´rieur utilisant un appareil robotique. Hu et al. [18] ont plus prećise´ment montre´ la diminution clinique et e´lectrophysiologique (EMG) des co-

contractions spastiques par l’utilisation de ce type de dispositif.

2.3. La the´rapie robotique re´duit-elle la pare´sie du membre supe´rieur ? Oui Dans la plupart des e´tudes controˆleés, le crite`re principal d’e´valuation est la mesure du changement du score de FuglMeyer (FM) pour le membre supe´rieur, ećhelle valideé pour cette indication [19]. Cette ećhelle de de´ficience motrice mesure la capacite´ du patient a` reáliser diffe´rents mouvements volontaires des segments proximaux (e´paule et coude) et distaux (poignet et main). Chaque item est cote´ sur 3 points pour un score maximum de 66 points. Apre`s les premiers re´sultats encourageants de l’e´tude d’Aisen et al. [3] a` la phase subaigue¨ de l’AVC, confirme´s par des e´tudes non controˆleés sur des patients chroniques [6,14,20,21], plusieurs e´tudes controˆleés en phase aigue¨ [9,22–24], subaigue¨ [7,16] et chronique [4,10] ont montre´ que la reé´ducation assisteé par un robot ame´liorait les scores de Fugl-Meyer des segments du membre supe´rieur traite´s par le dispositif (essentiellement l’e´paule et le coude). Il faut noter, par ailleurs que les gains moyens obtenus apre`s un traitement assiste´ par un robot repre´sentaient une diffe´rence cliniquement significative, si on conside`re la notion de diffe´rence minimale cliniquement importante estimeé entre 9 et 10 points en phase subaigue¨ [25] (Tableau 1), non observeé en phase chronique, ou` la diffe´rence doit eˆtre comprise entre 4 et 7 points [26]. Quatre revues syste´matiques [15,27–29] ont confirme´ l’absence de geńe´ralisation des beńe´fices du traitement a` des segments de membre plus distaux (poignet et main) et plus geńe´ralement aux segments non directement implique´s dans le traitement. La revue Cochrane [15] prećise par ailleurs que la reé´ducation robotiseé n’ame´liore pas la force musculaire du membre supe´rieur. Il faut signaler qu’au cours des 10 dernie`res anneés, plusieurs revues syste´matiques [14,27–29] ont analyse´ l’effet sur la rećupe´ration motrice apre`s un AVC, de la reé´ducation du membre supe´rieur assisteé par un robot mais que d’importants biais me´thodologiques (he´te´rogeńeíte´ des e´tudes en termes de dispositifs utilise´s incluant des syste`mes non motorise´s, de dureé des traitements et de populations incluses) rendent les conclusions et les interpre´tations prudentes.

Tableau 1 – Caracte´ristiques des e´tudes controˆleés utilisant un robot en phase aigue¨/subaigue¨. Auteurs

Type de robot Addition ou substitution

Aisen et al., 1997 [3] Volpe et al., 2000 [22] Hesse et al., 2005 [16] Lum et al., 2006 [7] Masiero et al., 2007 [9] Masiero et al., 2011 [23] Burgar et al., 2011 [24]

MIT Manus addition MIT Manus addition Bi-ManuTrack addition MIME substitution NeRebot addition NeRebot substitution MIME addition

Score de FM a` l’inclusion

17,1 6 7,9 31,6 8 30,5 26,7

Delai postAVC (jours)

21 22 35 70 Inf. 7 10 17

Gain moyen du score de FM 14,1 6 16 7,9 7,8 12 6,8

Nombre de seánces (dureé du programme en semaines) 30 (6) 5 semaines 30 (6) 15 (4) 25 (5) 25 (5) 15 (3)

Patients groupe robot 10 30 22 9 17 11 19

FM : Fugl-Meyer.



4


2.4. Les re´sultats d’un entraıˆnement du membre supe´rieur assiste´ par un robot sont-ils infe´rieurs a` ceux d’un programme de reé´ducation conventionnelle ? Non Plusieurs e´tudes cliniques controˆleés [10,24,30–32] ont de´montre´ que des protocoles de the´rapie physique de meˆme intensite´ administreé manuellement ou assisteé par un syste`me robotise´ produisaient des re´sultats comparables. En 2012, les travaux publie´s dans la revue Cochrane [15] ont cependant montre´ qu’un programme de reé´ducation du membre supe´rieur comportant un entraıˆnement assiste´ par un dispositif robotique re´duisait plus significativement les de´ficiences motrices e´valueés par le score de FM que ceux utilisant uniquement les techniques conventionnelles. Ce re´sultat a e´te´ prećise´ par la me´ta-analyse de Norouzi-Gheidari et al. [33] qui ont de´montre´ que la robotique d’assistance a` la reé´ducation du membre supe´rieur re´duisait plus significativement les de´ficiences motrices que les soins conventionnels quand elle e´tait pratiqueé en addition aux soins courants. Nous citons e´galement le travail de Masiero et al. [23] montrant qu’en phase subaigue¨ un programme de reé´ducation substituant une partie des soins standard par un entraıˆnement assiste´ par robotique re´duisait les de´ficiences du membre supe´rieur de façon similaire a` un programme de meˆme dureé n’utilisant que les traitements conventionnels. Les re´sultats et les conclusions e´voque´s preće´demment sugge`rent une remarque : les caracte´ristiques principalement reconnues d’un entraıˆnement du membre supe´rieur administre´ par un robot sont son intensite´ et la quantite´ de re´pe´titions de mouvement qu’elle sollicite de la part du patient (plusieurs centaines jusqu’a` mille mouvements). Quel sens doit-on donner a` la comparaison de programmes de reé´ducation dont les caracte´ristiques sont modifieés au regard des pratiques habituellement observeés (re´duction de nombre de re´pe´titions pour la robotique et/ou intensification irreáliste et impossible a` mettre en œuvre au quotidien de la the´rapie manuelle) ? De plus, nous signalons que l’adjonction de seánces d’entraıˆnement du membre supe´rieur assiste´ par un robot permet d’intensifier les interventions reé´ducatives en proposant une reé´ducation ludique, varieé et motivante avec une supervision minimale de la part du the´rapeute, qui par ailleurs peut s’occuper d’autres patients. Cette pratique semble donc en mesure d’apporter un gain de productivite´ aux interventions reé´ducatives et probablement de les rendre ainsi plus efficaces.

2.5. La the´rapie robotique ame´liore-t-elle la fonction du membre supe´rieur ? Re´sultats nuance´s La question a e´te´ peu traiteé par les e´tudes. En effet, la plupart d’entre elles a e´value´ l’e´volution des capacite´s fonctionnelles en utilisant la mesure d’inde´pendance fonctionnelle (MIF) [34]. Ce test e´value cependant moins la rećupe´ration des capacite´s fonctionnelles du membre supe´rieur que les capacite´s de compensation par le membre supe´rieur valide. Dans les e´tudes controˆleés ayant mesure´ le score de la MIF, la the´rapie robotique avait ame´liore´ de façon comparable aux the´rapies conventionnelles les scores de la MIF a` la phase aigue¨ [9,23] et subaigue¨ de l’AVC [3,7]. La me´ta-analyse de Norouzi-Gheidari et al. [33] confirmait ce re´sultat et prećisait qu’il e´tait observe´, quel que soit le mode d’incorporation de la reé´ducation

assisteé par un robot, en addition ou en substitution. En 2012 cependant, la revue syste´matique de Mehrholz et al. [15] publieé dans la revue Cochrane, avec les limites citeés preće´demment, a sugge´re´ que les patients recevant un programme de reé´ducation incluant un traitement assiste´ par un syste`me robotique e´taient plus susceptibles d’ame´liorer leurs capacite´s dans les activite´s de vie quotidienne que les sujets te´moins (reé´ducation conventionnelle) en phase aigue¨/ subaigue¨ ; cette conclusion ne valait en effet pas pour les patients traite´s en phase chronique. Si l’on conside`re l’e´volution de la fonction du membre supe´rieur, seule l’e´tude de Lo et al. [10] a de´montre´ qu’a` 36 semaines de l’instauration du traitement, la reé´ducation robotique avait ame´liore´ plus significativement les scores de rapidite´ du Wolf Motor Function Test [35] que les soins courants. L’absence de beńe´fice fonctionnel ave´re´ de la robotique d’assistance a` la reé´ducation du membre supe´rieur nous surprend finalement peu ; en effet, les dispositifs actuellement les plus utilise´s ne concernent que les segments proximaux du membre supe´rieur (e´paule et coude principalement) et donc la phase d’approche du mouvement. Les dispositifs distaux sollicitant la main et les pre´hensions sont encore rares. Ainsi ? cette technique permet plus une reé´ducation des de´ficiences motrices que des incapacite´s fonctionnelles.

2.6. Les beńe´fices de cette technique de reé´ducation sontils persistants ? Oui Les e´tudes en ouvert sur des patients chroniques [5,20] ont sugge´re´ le maintien des beńe´fices moteurs obtenus a` distance de la fin du traitement. Les essais controˆle´s en phases aigue¨ [9] et chronique [4,10] confirment la persistance de ces beńe´fices jusqu’a` 9 mois apre`s la fin du traitement et jusqu’a` 6 mois pour les scores de mesure d’inde´pendance fonctionnelle [4]. Nous signalons les re´sultats de Lum et al. [7] qui ont montre´ une re´duction e´quivalente des de´ficiences, au suivi de 6 mois, entre un groupe « robot » et un groupe « conventionnel » alors qu’imme´diatement apre`s le traitement, la reé´ducation assisteé par le robot avait donne´ des re´sultats supe´rieurs. Inversement, Burgar et al. [24] ont montre´ que l’effet sur les de´ficiences motrices de la reé´ducation robotique n’apparaissait supe´rieur sur la reé´ducation standard qu’ a` 6 mois et non en post-traitement imme´diat.

2.7. A` quelle population de patients he´mipare´tiques (de´lai post-AVC et se´ve´rite´) est-elle adresseé et qui profite le plus de la reé´ducation assisteé par robotique ? Pas de re´ponse mais quelques indications en faveur des patients aigus/subaigus et des plus se´ve`res Les e´tudes cliniques de´montrent une re´duction des de´ficiences motrices quel que soit le stade e´volutif apre`s l’AVC ; cependant, la litte´rature sugge`re que l’utilisation de ces dispositifs serait plus particulie`rement beńe´fique aux phases les plus prećoces du fait de gains cliniques et de beńe´fices fonctionnels d’un ordre de grandeur peu observe´ a` un stade plus tardif. La question de la population cible quant a` la se´ve´rite´ des de´ficiences motrices est peu traiteé par la litte´rature ; il faut cependant remarquer que les e´tudes cliniques ne dećrivent



pas de crite`res cliniques concernant le niveau de de´ficiences motrices minimales requis pour cette the´rapie contrairement a` une autre technique innovante largement de´veloppeé et e´tudieé au cours des 15 dernie`res anneés, la reé´ducation du membre supe´rieur par contrainte induite [36]. Quelques indications permettent d’e´baucher une re´ponse a` cette proble´matique : en effet, la grande majorite´ des e´tudes ont concerne´ des patients souffrant de de´ficiences motrices mode´reés a` se´ve`res (FM < 30) du membre supe´rieur. De plus, Finley et al. [37], Macclellan et al. [38] et Conroy et al. [39] ont sugge´re´ que les beńe´fices de ce traitement seraient plus significatifs pour les patients les plus se´ve`res.

2.8. Le type de robot influence-t-il l’effet clinique ? Manipulateur ou Exosquelette ? 2 D ou 3 D ? La litte´rature dećrit deux types de robot de reé´ducation, les manipulateurs ou end-effectors (Fig. 2) et les orthe`ses robotiseés ou exosquelettes (Fig. 3) ; les premiers sont constitue´s d’un bras articule´ dont le point terminal, seul point de contact, est manipule´ par le sujet alors que les orthe`ses sont des dispositifs mećaniques externes plus complexes simulant le squelette humain, geńe´ralement articule´s au niveau de l’e´paule, du coude et parfois du poignet. Ces derniers permettent un meilleur controˆle inter segmentaire assure´ par diffe´rents points de contact et disposent d’un plus grand nombre de degre´s de liberte´ que les manipulateurs. La plupart des manipulateurs permettent des mouvements du membre supe´rieur dans les deux plans de l’espace, alors que les orthe`ses sont geńe´ralement des dispositifs autorisant un travail dans un espace tridimensionnel. Tous ces dispositifs ont un point commun, la compensation de la gravite´ par le soutien du membre a` l’aide d’une manchette pour les manipulateurs et d’une colonne de levage pour les exosquelettes. Les manipulateurs semblent technologiquement parvenus a` maturite´ alors que les exosquelettes repre´sentent encore un challenge pour les ingeńieurs qui doivent encore lever des freins techniques limitant leur efficience [40]. La litte´rature actuelle ne fournit pas de donneés sur la supe´riorite´ d’une architecture mećanique sur l’autre. La raison

Fig. 2 – Manipulateur In Motion 2.0 (e´paule/coude).

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est simple : l’effet de ces deux types de dispositifs robotiques n’a jamais e´te´ compare´, tout comme l’inte´reˆt d’un entraıˆnement en 2 versus 3 dimensions [41]. En revanche, certains travaux [39,42] utilisant des syste`mes robotiques semblent de´montrer que l’utilisation d’un syste`me compensant l’effet de la pesanteur ne produit pas de re´sultats infe´rieurs sur les de´ficiences motrices a` un programme sollicitant le membre supe´rieur contre la gravite´. Conroy et al. [39] ont meˆme sugge´re´ un le´ger beńe´fice du traitement physiothe´rapique uniquement reálise´ dans le plan horizontal avec compensation de la gravite´ compare´ a` un programme combinant l’utilisation dans la meˆme seánce de deux dispositifs, l’un avec compensation de la gravite´ et l’autre sans. Prange et al. [42] ont par ailleurs montre´ que le travail du bras avec compensation de la gravite´ ne modifiait pas le pattern temporel d’activation musculaire.

2.9.

L’effet de cette the´rapie est-il spećifique ? Non mais. . .

Les caracte´ristiques principales de la reé´ducation assisteé par un robot sont l’intensite´ et le nombre de re´pe´titions de mouvement procure´, parame`tres possiblement obtenus par d’autres the´rapies physiques y compris les the´rapies manuelles. Ainsi, la spećificite´ de l’effet des dispositifs robotiques sur les de´ficiences motrices n’a pas a` ce jour e´te´ de´montreé. Reinkensmeyer et al. [32] ont ainsi sugge´re´ que les the´rapies physiques qu’elles soient manuelles ou assisteés par un robot solliciteraient les meˆme processus physiologiques. Cependant, cette question nous permet d’e´voquer une des proprie´te´s de ces dispositifs, leurs capacite´s a` faire varier le type d’interactions entre le sujet et le robot. En effet, il est de´montre´ que le travail en re´pe´tition de mouvements passifs administre´ par un robot ne procure pas de re´sultat supe´rieur au traitement conventionnel [43]. L’effet de cette the´rapie, audela` de l’impact de l’intensite´ du traitement de´livre´, pourrait ainsi provenir de l’effet des forces appliqueés par les syste`mes robotiques sur le membre supe´rieur des patients. En effet, ces dispositifs sont constitue´s de structures mećaniques controˆleés par des logiciels informatiques, qui leur confe`rent leurs proprie´te´s « actives ». Ces controˆles informatiques permettent ainsi de faire varier les parame`tres quantitatifs et qualitatifs

Fig. 3 – Exosquelette robotise´ ArmeoPower. « Photo : Hocoma, Suisse ».



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des forces geńe´reés par le robot en re´ponse a` celles appliqueés par les utilisateurs. L’adaptabilite´ de certains syste`mes robotiques est rendue possible par l’utilisation de strate´gies de controˆle spećifiques [44]. Ainsi, ces dispositifs autorisent la mise en œuvre objective de toutes les modalite´s de traitements physiques de´ja` connus des physiothe´rapeutes, du travail assiste´ proprement dit (reé´ducation active aideé avec pour certains dispositifs des programmes adaptatifs qui proposent un travail dit « assiste´ autant que nećessaire ») jusqu’a` l’opposition de re´sistances (travail re´sistif). Ces syste`mes permettent e´galement la mise en œuvre de techniques de reé´ducation contraintes et contrarieés, traitements physiques techniquement difficiles (programmes contraints) ou impossibles (reé´ducations contrarieés) a` exercer manuellement. Les robots utilisant des paradigmes de contrainte [45] n’assistent les patients qu’a` condition que le mouvement reálise´ soit dirige´ selon un vecteur de force prećis permettant de solliciter des synergies musculaires spećifiques. Certains dispositifs sont par ailleurs capables de proposer des techniques de reé´ducation contrarieé ou` l’application de champs de forces re´duit ou majore les erreurs de trajectoire du patient. Ces champs de force contrariant le mouvement semblent ouvrir des perspectives inte´ressantes pour la reé´ducation motrice. Patton et al. [46], Cesqui et al. [47] et plus rećemment Abdollahi et al. [48] ont en effet montre´ que l’adaptation des patients he´miple´giques a` ces perturbations e´tait meilleure pour des champs majorant les erreurs que pour ceux les corrigeant. Reinkensmeyer et al. [49] ont insiste´ sur l’inte´reˆt d’e´tudier spećifiquement l’effet de la the´rapie robotique en fonction des forces appliqueés sur le membre traite´ afin de de´terminer la (ou les) modalite´(s) de traitement optimal. La recherche du niveau d’assistance ou du type d’interaction optimale ou requise pour stimuler la rećupe´ration motrice semble possible avec ces dispositifs. Wolbrecht et al. [50] ont de´montre´ l’inte´reˆt de syste`mes adaptatifs ne fournissant que l’aide minimale indispensable a` la reálisation du mouvement ; il semble en effet que l’eˆtre humain soit amene´ a` minimiser ces efforts en cas d’assistance effective supe´rieure aux reélles nećessite´s. Certaines donneés pourraient ainsi indiquer qu’une reé´ducation avec assistance pourrait ne pas eˆtre la modalite´ de traitement optimisant la rećupe´ration motrice [45].

3. Place de la reé´ducation assisteé par un robot dans la strate´gie du traitement de la pare´sie du membre supe´rieur apre`s un AVC La reé´ducation assisteé par un robot est une technique innovante encore jeune dans son de´veloppement et ses applications. Malgre´ ses caracte´ristiques et certaines indications sur ses effets, elle semble faire face a` une situation paradoxale.

3.1. Robots d’assistance a` la reé´ducation du membre supe´rieur : des outils de reé´ducation intensive ame´liorant sa productivite´ allie´s a` des capacite´s de mesures prećises des de´ficiences Les robots de reé´ducation permettent la reálisation de centaines de mouvements oriente´s sur des taˆches finaliseés

au travers de programmes ludiques et interactifs. Ces caracte´ristiques re´pondent prećise´ment aux besoins requis pour stimuler la neuroplasticite´ ce´re´brale apre`s un dommage focal. En effet, de nombreux travaux chez l’animal [51–53] et chez l’homme [54–57] ont de´montre´ qu’un programme sollicitant la reálisation d’un grand nombre de mouvements finalise´s associe´ a` des stimulations et feedback multimodaux stimulait les mećanismes de plasticite´ du syste`me nerveux central. Si les the´rapies manuelles hautement re´pe´titives sont en theórie faisables, elles ne sont en pratique pas applicables dans le contexte actuel de la neuroreé´ducation (proble`mes de recrutement des physiothe´rapeutes, temps de reé´ducation de´die´ a` chaque patient re´duit, contraintes budge´taires globales). La robotique de reé´ducation permet ainsi, probablement sans couˆt ajoute´ significatif [58], d’ame´liorer la productivite´ des interventions the´rapeutiques et de se rapprocher des doses de traitement susceptibles d’influencer reéllement le cerveau le´se´. Il faut signaler par ailleurs que ces syste`mes doivent eˆtre conside´re´s comme des outils de reé´ducation et non de reádaptation fonctionnelle. En effet, les dispositifs actuellement commercialise´s traitent plus particulie`rement la phase d’approche du mouvement, plus rarement la saisie d’objet et les pre´hensions. Les robots ont e´galement une fonction de quantification prećise et objective des de´ficiences de´passant largement celle des ećhelles cliniques habituellement administreés par les physiothe´rapeutes. Les donneés cine´matiques des mouvements reálise´s par les patients seront probablement des indicateurs a` inte´grer dans les dećisions the´rapeutiques prises par les e´quipes de reé´ducation [59].

3.2. Technique recommandeé en adjuvant et en addition des techniques conventionnelles a` la phase subaigue¨ de l’AVC Les travaux de Masiero et al. [9,23] ont sugge´re´ que substituer une partie des seánces de reé´ducation du membre supe´rieur en utilisant un dispositif d’assistance robotiseé ne de´savantageait pas les patients aigus/subaigus. En revanche, l’augmentation du temps de reé´ducation en y ajoutant des seánces de the´rapie robotique semble procurer des beńe´fices moteurs et fonctionnels supe´rieurs a` ceux produits par un programme de reé´ducation conventionnelle seule. Actuellement, les re´sultats de la revue Cochrane (19 e´tudes et 666 patients) [15] indiquent l’inte´reˆt d’appliquer ces outils robotise´s pour la reé´ducation de la pare´sie du membre supe´rieur, sans pouvoir conclure sur le moment le plus approprie´ et sur les protocoles the´rapeutiques. En France, la Haute Autorite´ de sante´ (HAS) [60] recommande cette me´thode aux phases subaigue¨s et chroniques pour l’entraıˆnement du membre supe´rieur, associe´ a` un traitement conventionnel, afin d’ame´liorer la motricite´ (grade B) mais sans effet sur la fonction. Enfin, l’American Heart association (AHA) [61] a e´mis en 2010 un avis favorable a` l’utilisation de la robotique du membre supe´rieur (et non du membre infe´rieur) dans la reé´ducation apre`s un AVC.

3.3. Alors pourquoi une inte´gration encore limiteé dans la pratique quotidienne ? Malgre´ l’inte´reˆt grandissant incontestable des spećialistes de la reé´ducation de l’he´mipare´sie pour cette technique, plu-



sieurs raisons peuvent eˆtre avanceés pour expliquer ce pheńome`ne. La premie`re d’entre elles est probablement lieé aux effets modestes observe´s dans l’e´tude de re´fe´rence sur des patients chroniques [10] qui, associe´s a` la validite´ incertaine et aux conclusions prudentes des diffe´rentes revues syste´matiques, n’ont pas e´te´ en mesure de convaincre les praticiens sur l’utilite´ d’expe´rimenter la technique. La perplexite´ des intervenants de la reé´ducation s’inscrit par ailleurs dans un contexte ećonomique contraint dans lequel les dećisionnaires des investissements en e´quipements ne semblent pas preˆts a` mettre le prix demande´ par les distributeurs de mate´riels pour une technique n’ayant apparemment pas fait ses preuves. Il faut ajouter que si la productivite´ de la reé´ducation semble avantageusement ame´lioreé par la robotique, elle nećessite une supervision et un encadrement humain indispensable a` sa bonne pratique. Enfin, si la finalite´ du travail des reé´ducateurs est l’ame´lioration de l’autonomie des patients souffrant de pare´sie du membre supe´rieur, la rarete´ des robots traitant son extre´mite´ (robots distaux) et le faible impact de la the´rapie sur les pre´hensions ne permettent pas encore de lui donner une place dominante.

4.

Conclusion

En attendant l’exploitation optimale des syste`mes robotiques en reé´ducation de la pare´sie du membre supe´rieur, les donneés rapporteés par la litte´rature de´montrent une reálite´ : sans avoir encore montre´ toute l’e´tendue de ces possibilite´s the´rapeutiques, cette technique innovante de reé´ducation des de´ficiences motrices semble re´pondre aux besoins d’interventions re´pe´titives et intensives difficiles a` mettre en œuvre par les the´rapies manuelles. La possible supe´riorite´ de cette the´rapie sur la re´duction des de´ficiences motrices et probablement sur les capacite´s fonctionnelles en phase subaigue¨ est un bon indicateur de performance dans une discipline (la neuroreé´ducation) ou` les techniques ayant fait la preuve de leur efficacite´ ne sont pas si nombreuses. La reé´ducation assisteé par la robotique est probablement capable de faire mieux ; les proprie´te´s techniques de ces syste`mes devraient permettre de mettre en œuvre prećise´ment (dose administreé) et de comparer cliniquement les diffe´rentes modalite´s de reé´ducation sensori-motrice de´ja` connues mais e´galement de proposer de nouvelles techniques de sollicitation de la commande motrice. Ces e´le´ments devraient ainsi contribuer a` ame´liorer les programmes de reé´ducation de l’he´mipare´sie. Enfin, ces syste`mes semblent d’excellents moyens pour prećiser les proprie´te´s physiques des traitements susceptibles d’optimiser la rećupe´ration neurologique, encore mal connues, et pour permettre aux chercheurs d’approfondir les connaissances sur la rećupe´ration neurologique, l’adaptation et l’apprentissage moteur apre`s une le´sion ce´re´brale focale.

Dećlaration d’inte´reˆts Les auteurs dećlarent ne pas avoir de conflits d’inte´reˆts en relation avec cet article.

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Remerciements Je remercie l’e´quipe de physiothe´rapeutes de la clinique « Les Trois Soleils » qui mettent en œuvre quotidiennement la the´rapie du membre supe´rieur assisteé par un robot au beńe´fice des patients he´mipare´tiques.

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Poststroke upper limb recovery.

Immediate effects of unaffected arm exercise in poststroke patients with spastic upper limb hemiparesis.

Upper Limb Immobilisation: A Neural Plasticity Model with Relevance to Poststroke Motor Rehabilitation.

Assistive technologies: can they contribute to rehabilitation of the upper limb after stroke?

ArmAssist Robotic System versus Matched Conventional Therapy for Poststroke Upper Limb Rehabilitation: A Randomized Clinical Trial.

Mental Practice Combined with Motor Rehabilitation to Treat Upper Limb Hemiparesis of Post-Stroke Patients: Clinical and Experimental Evidence.

Effects of the nerve mobilization technique on lower limb function in patients with poststroke hemiparesis.

Portable Myoelectric Brace Use Increases Upper Extremity Recovery and Participation But Does Not Impact Kinematics in Chronic, Poststroke Hemiparesis.

Interlimb neural coupling: implications for poststroke hemiparesis.

The use of virtual reality-based therapy to augment poststroke upper limb recovery.

Does endoscopy improve prediction of the prognosis in upper gastrointestinal bleeding?

Surgical rehabilitation of the upper limb in tetraplegia.

Comparison of three tools to measure improvements in upper-limb function with poststroke therapy.

Rehabilitation of poststroke cognition.

Does Action Observation Training With Immediate Physical Practice Improve Hemiparetic Upper-Limb Function in Chronic Stroke?

Responsiveness of outcome measures for upper limb prosthetic rehabilitation.

Rehabilitation After Surgical Reconstruction to Restore Function to the Upper Limb in Tetraplegia: A Changing Landscape.

Approaches to the rehabilitation of dysphagia in acute poststroke patients.

Somatosensory Impairments in the Upper Limb Poststroke: Distribution and Association With Motor Function and Visuospatial Neglect.

Motor imagery training improves precision of an upper limb movement in patients with hemiparesis.

Upper limb casting in stroke rehabilitation: rationale, options, and techniques.

Predictive value of upper-limb accelerometry in acute stroke with hemiparesis.

A survey on robotic devices for upper limb rehabilitation.

Robot assisted upper limb therapy combined with upper limb rehabilitation was at least as effective on a range of outcomes, and cost less to deliver, as an equal dose of upper limb rehabilitation alone for people with stroke.