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Des exosquelettes pour soulager les soignants

Dossier
Paru le 23.06.2020
Covid-19: anatomie d'une épidémie

Des exosquelettes pour soulager les soignants

26.06.2020, par
Certains patients, déjà endormis et intubés, doivent être placés sur le ventre afin de mieux respirer. Cette manœuvre, appelée décubitus ventral, est particulièrement complexe et épuisante pour les soignants.
La lutte contre l’épidémie s’accompagne de gestes techniques pour soulager les malades du Covid-19, mais certaines manipulations lourdes contribuent à l’épuisement du personnel soignant. Le projet ExoTurn propose de l’aider avec des exosquelettes.

Alors que l’épidémie de Covid-19 frappait de plein fouet l’est de la France, l’unité de soins intensifs du CHRU de Nancy a vu sa taille doubler en seulement un mois, passant de 22 à 46 lits. Certains patients, déjà endormis et intubés, développaient un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) à cause de la maladie, un cas grave où ils doivent être placés sur le ventre afin de mieux respirer. Cette manœuvre de retournement, appelée décubitus ventral, est cependant particulièrement complexe.

Une manœuvre délicate et épuisante à répétition

L’individu, inerte, doit être manipulé avec d’infinies précautions car il est intubé, perfusé et câblé, en plus d’être contagieux. L’opération se déroule donc lentement et mobilise jusqu’à six personnes qui se retrouvent de longues minutes dans des positions inconfortables et avec de lourdes charges, sans compter le stress. Réalisée d’habitude seulement quelques fois par semaine, sa fréquence est passée à plusieurs dizaines de fois par jour. Bruno Chenuel, professeur de physiologie à l’université de Lorraine et chef de service au CHRU de Nancy, a alors réuni soixante-quinze soignants volontaires pour assister les équipes de réanimation. Les groupes se sont relayés, effectuant chacun de huit à quinze décubitus ventraux par jour, avec des pics au-delà de la vingtaine au plus fort de la crise. Le poids cumulé des personnes retournées dépassait les trente tonnes par jour.

Nicla Settembre, chirurgienne vasculaire au CHRU de Nancy et impliquée dans ces équipes de soutien, a alors contacté Serena Ivaldi, chargée de recherche Inria au Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications (Loria) 1. « Je la connaissais depuis quelques années, et nous avions toujours eu en tête d’utiliser des technologies de pointe pour aider les médecins, raconte Nicla Settembre. Après discussion, nous avons décidé d’essayer des exosquelettes. » Elles ont ainsi lancé le projet pluridisciplinaire ExoTurn, rassemblant médecins et scientifiques du CHRU de Nancy, de l’université de Lorraine, d’Inria, du CNRS et de l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS).

Médecins s'entraînant à pratiquer le décubitus ventral avec l'exosquelette Laevo, sur un patient simulé au poids réaliste, intubé et perfusé, à l'hôpital virtuel de Lorraine.
Médecins s'entraînant à pratiquer le décubitus ventral avec l'exosquelette Laevo, sur un patient simulé au poids réaliste, intubé et perfusé, à l'hôpital virtuel de Lorraine.

« Le décubitus ventral à répétition fatigue le personnel soignant et peut provoquer un mal de dos, énumère Serena Ivaldi. Nous avions étudié des cas similaires dans le contexte de l’industrie manufacturière et automobile. Mais ici, il faut ajouter le stress causé par la responsabilité de manipuler des patients et par les risques de contamination. Même de jeunes docteurs en très grande forme souffraient de maux de dos en fin de journée. » Chercheurs et médecins se sont alors tournés vers l’INRS, qui possède différents modèles commerciaux d’exosquelettes et une forte expertise sur leur usage au travail. Dédiés à l’assistance physique, ces appareils se portent comme un vêtement ou une armure, selon leur degré de complexité. Ils sont en effet divisés en deux catégories. Les exosquelettes actifs sont pourvus de moteurs, ce qui les rend bien plus puissants, mais aussi plus chers et les oblige à être alimentés en énergie. Les exosquelettes passifs reposent quant à eux plutôt sur des systèmes d’élastiques ou de ressorts.

Soulager les soignants sans entraver leurs gestes

L’équipe d’ExoTurn a présélectionné quatre exosquelettes après une première étude des postures par vidéo, en particulier pour savoir quelles articulations sont les plus sollicitées. Ces travaux, publiés dans la revue Annals of Physical and Rehabilitation Medecine, ont commencé par montrer que les soignants passaient jusqu’à 40 % d’un décubitus ventral avec le buste penché de plus de 20 degrés vers l’avant. Pour soulager ces postures épuisantes, Pauline Maurice, chargée de recherche CNRS au Loria, a apporté ses compétences en analyse de mouvements, qu’elle avait déjà appliquées à l’étude d’exosquelettes. « Des capteurs mesurent comment l’exosquelette modifie les gestes et les efforts, mais il faut également vérifier ce qu’en pensent les personnes, insiste Pauline Maurice. Les capteurs ne peuvent pas répondre sur des questions de confort et de gêne. »
 

Cet exosquelette est équipé de capteurs qui mesurent son influence sur les mouvements et les efforts des praticiens hospitaliers pendant la manœuvre (capteurs Xsens).
Cet exosquelette est équipé de capteurs qui mesurent son influence sur les mouvements et les efforts des praticiens hospitaliers pendant la manœuvre (capteurs Xsens).

L’exosquelette doit aussi être compatible avec les conditions d’une salle de réanimation : il doit pouvoir se porter avec l’équipement de protection des médecins, ne doit pas entraver leurs mouvements ou risquer d’accrocher les nombreux tubes et câbles présents en réanimation. Les quatre systèmes retenus ont donc été amenés au centre de simulation de l’hôpital virtuel de Lorraine (CUESim), où Nicla Settember est référant pédagogique, qui dispose d’une salle de soins intensifs dédiée à la formation des médecins et à la recherche. On y retrouve un patient simulé au poids réaliste, intubé et perfusé.

Après une batterie d’essais, le modèle Laevo a été choisi. Utilisé en logistique, il accumule de l’énergie à travers un système de ressorts au niveau des hanches, ce qui lui permet de répartir la force exercée sur le dos vers les cuisses et le sternum lorsqu’on se penche en avant. Réduire l’effort de quelques pourcents suffit à énormément soulager le bas du dos. Léger, cet exosquelette a également l’avantage de ne pas gêner les gestes du personnel soignant. « Des exosquelettes avaient déjà été déployés sur des patients, mais c’est cependant la première fois qu’ils servent aux praticiens et ils les ont beaucoup aidés, explique Nicla Settembre. Le succès de cette initiative nous incite à poursuivre cette collaboration pour approfondir, au-delà de la situation Covid-19, les bénéfices des exosquelettes pour les soignants. » ♦

Notes
  • 1. Unité CNRS/Université de Lorraine/Inria.
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Auteur

Martin Koppe

Diplômé de l’École supérieure de journalisme de Lille, Martin Koppe a notamment travaillé pour les Dossiers d’archéologie, Science et Vie Junior et La Recherche, ainsi que pour le site Maxisciences.com. Il est également diplômé en histoire de l’art, en archéométrie et en épistémologie.

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