Bionic Organs: A Medical Revolution

Organes bioniques : une révolution médicale en marche Bionic Organs: A Medical Revolution in the making

Un reportage de Philippe Psaïla & Pedro Lima

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De nouvelles prothèses, directement connectées au tissu vivant, bouleversent le quotidien des patients.

New artificial limbs, directly connected to the tissue, upset the life of the patients.

Avec l'avènement des interfaces Homme-machine, les frontières entre le vivant et l'artificiel s'estompent... Pour le plus grand bénéfice des malades, qui retrouvent une autonomie visuelle, sensorielle ou motrice.

With the advent of the Human-machine interfaces, the borders between the alive and the artificial become blurred... For the biggest profit of the patients, who find a visual, sensory or driving autonomy.

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Synopsis / Brief

A la frontière de la médecine et de la robotique, des prothèses et des organes artificiels toujours plus performants sortent enfin des laboratoires, pour rendre leur autonomie aux paralysés ou aux amputés. Connectées directement au tissu vivant (muscle, peau, cellules nerveuses), contrôlées intuitivement par la pensée, ces prothèses et implants high-tech sont appelées “I nterfaces hommemachine”.

Tout l’organisme est concerné par cette révolution bionique mondiale, permise par la miniaturisation des composants électroniques et robotiques, et les progrès scientifiques dans la compréhension du système nerveux, en particulier le codage des informations sensorielles et des commandes motrices. Oeil, bras, main, jambe, coeur : tout l’organisme est concerné.

Ce reportage présente les patients et les médecins qui abolissent, au quotidien, les frontières entre l’homme et la machine.

Bienvenue dans un monde bionique.

L’oeil

Rétine électronique : l’espoir au bout du tunnel Un essai clinique mené depuis 2008 sur 31 patients aveugles dans cinq pays (France, Suisse, Grande-Bretagne, USA, Mexique), a conduit à fixer, sur la surface de leur rétine, d’un implant constitué de 60 électrodes, connectées à une caméra vidéo et un microprocesseur.

Cette « rétine électronique » transmet les images captées par la caméra vers le cerveau, codées sous forme d’impulsions électriques. Grâce à ce dispositif révolutionnaire, les patients atteints d’une dégénérescence des cellules photoréceptrices de la rétine percoivent de nouveau des informations visuelles utiles, comme les bords de trottoir, les portes et fenêtres, ou des lettres de grande taille… En attendant les implants rétiniens de prochaine génération, plus performants, qui permettront de lire des textes entiers.

Portrait : Gilles, France, atteint de rétinopathie, équipé d’un implant rétinien.

La main

L’homme bionique haut la main En Ecosse, la société Touch Bionics fabrique des mains bioniques high-tech pour les amputés, permettant une dextérité inespérée. Le patient actionne le poignet et les doigts de sa main artificielle en contractant ses muscles fléchisseurs et extenseur, le signal généré étant transmis au processeur de la main bionique par deux électrodes branchées sur sa peau.

Scier du bois, taper un texte sur un clavier, glisser une clé dans une serrure : ces gestes sont possibles grâce aux mains bioniques de dernière génération dont la Pulse, qui se connecte même à un PC via une connection wi-fi, pour que l’utilisateur apprenne à la manipuler et la programme selon ses besoins.

Portrait : Donald McKillop, Ecosse, amputé, équipé d’une main bionique Pulse

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On a fine line between medicine and robotics, biotech laboratories are developing increasingly perfected artificial limbs and organs to help paralytics and amputees recover their autonomy.

Directly connected to living tissue (muscle, skin, nerve cells), and intuitively controlled by thought, these artificial limbs and high-tech implants are known as “man—machine interfaces”.

The entire human body benefits from this worldwide revolution in bionics made possible by the miniaturization of electronic and robotic components, as well as scientific progress in the understanding of the nervous system, particularly the encoding of sensory information and motor control. Eye, arm, hand, leg, heart; the whole body is concerned.

This story presents the patients and doctors who are erasing the boundaries between man and machine every day.

Welcome to the world of bionics.

The eye

The electronic retina: hope at the end of the tunnel A clinical test conducted since 2008 on 31 blind patients in five countries (France, Switzerland, Great Britain, USA, Mexico) has led to placing an implant made of 60 electrodes, connected to a video camera and a microprocessor, on the surface of the retina. Images taken by the camera encoded in the form of electronic impulses are transmitted to the brain by this “electronic retina”.

It is a revolutionary device that allows patients afflicted with degenerative photo-receptive cells of the retina to once again perceive useful visual information, like the edge of a sidewalk, a door, a window, or large letters…until the next generation of improved retina implants will give them the power to read whole texts.

Portrait: Gilles, France, afflicted with retinopathy, equipped with a retina implant.

The hand

Bionic man hands down The Scottish company Touch Bionics manufactures high-tech bionic hands that offer previously unhoped for dexterity for amputees.

The patient activates the wrist and fingers of the artificial hand by contracting his flexor and extensor muscles, generating a signal that is transmitted to the bionic hand’s processor by two electrodes connected to the skin.

Sawing wood, typing, fitting a key to a lock, all these gestures are possible with the latest generation of bionic hands like the Pulse that may be connected to a PC via a WI-FI connection so that the user can learn to manage it and program it to his needs.

Portrait: Donald McKillop, Scotland, amputee, equipped with a Pulse bionic hand

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Le bras

Un bras-robot commandé à la force de l’esprit En Autriche, Christian Kandlbauer a été le premier utilisateur au monde d’une prothèse entièrement contrôlée par la pensée, jusqu’à son décès accidentel le 22 octobre 201 0. Pour actionner son bras robotisé, remplaçant son membre gauche amputé, Christian pensait simplement au mouvement correspondant, ouvrir la main, ou plier le coude par exemple.

Les nerfs moteurs du bras et de la main, transmettant cette commande en provenance du cerveau, avaient été dérivés vers son muscle pectoral, qui se contractait alors… transmettant la commande motrice à la prothèse via des électrodes connectées sur sa peau.

En contribuant à mettre au point la prothèse contrôlée par la pensée, Christian Kandlbauer va permettre à de nombreux patients dans le monde de bénéficier de cette technologie révolutionnaire.

Portrait : Christian Kandlbauer Le coeur

Le coeur high-tech battra dès 201 1 Dès 201 1 , le chirurgien français Alain Carpentier implantera chez six insuffisants cardiaques un coeur artificiel high-tech, résultat de vingt années de recherches 900 grammes de matériaux biocompatibles dérivés de tissu bovin, de capteurs, de microprocesseurs et de micromoteurs capables de battre 230 millions de fois, pour une durée de vie de cinq ans minimum… Marché : 1 00 000 patients par an dans le monde, seules 3000 transplantations étant réalisées.

Portrait : Alain Carpentier Membres inférieurs

“Je pense, donc j’avance” Les chercheurs de l’Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne, en Suisse, ont mis au point une “I nterface cérébrale non-invasive” qui permet de piloter un appareil, fauteuil roulant, robot domestique ou ordinateur, sans réaliser le moindre geste.

Des électrodes de surface, branchées sur le cuir chevelu de l’utilisateur, enregistrent les ondes cérébrales correspondant au mouvement voulu, et le transmettent à la machine via un microprocesseur.

La technologie progresse à pas de géant Dans le domaine des prothèses intelligentes, la société spécialisée Otto Bock met sur le marché une jambe artificielle, le Genium, doté de capteurs et de microprocesseurs, qui enregistre le mouvement en cours et accompagne, en temps réel, le pas suivant de l’amputé… Lui permettant, par exemple, de faire du vélo, ou de monter et descendre des marches.

Portrait : Gerhard Grundner, Autriche, amputé du membre inférieur, équipé d’une jambe Genium.

Pedro Lima

The arm

A thought-controlled robot arm Christian Kandlbauer in Austria was the first person in the world to use an entirely thoughtcontrolled prosthesis until his accidental death on October 22, 2010.

To activate a robotic arm replacing his amputated left limb, Christian simply thought of the corresponding movement—for example, open the hand or bend the elbow.

The arm and hand’s motor nerves, transmitting this order from the brain, were shunted to his pectoral muscle, which then contracted…transmitting the motor command to the prosthesis via the electrodes connected to his skin.

Christian Kandlbauer’s contribution to the development of a thought-controlled prosthesis will help many patients benefit from this revolutionary technology throughout the world.

Portrait: Christian Kandlbauer The heart

The high-tech heart will be beating by 2011 Starting in 2011, French surgeon Alain Carpentier will implant in six patients suffering from cardiac insufficiency artificial high-tech hearts that are the result of twenty years of research.

These hearts are made from 900 grams of biocompatible materials derived from bovine tissue, captors, microprocessors and micro-motors capable of beating 230 million times, with a lifespan of at least five years.

The market: 100,000 patients per year. So far only 3000 human hearts have been transplanted worldwide.

Portrait: Alain Carpentier Lower limbs

I think therefore I move Researchers at Switzerland’s Ecole Polytechnique fédérale in Lausanne have developed a “noninvasive brain interface” to pilot equipment such as a wheelchair, household robot or computer, without a single gesture.

Surface electrodes, attached to the user’s scalp, record brainwaves corresponding to the chosen movement, and transmit it to the equipment via a microprocessor.

Technology takes giant steps In the field of intelligent prostheses, the specialized company Otto Bock markets an artificial leg, the Genium, equipped with captors and microprocessors that record the present movement and anticipate the next step in real time, allowing the amputee to ride a bicycle or go up or down stairs, for example.

Portrait: Gerhard Grudner, Austria, lower limb amputated, equipped with a Genium leg Pedro Lima

The arm — A robotic limb controlled by strength of mind 8

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Bras robotique commandé par la pensée.

Christian Kandlbauer (à droite), seul homme au monde à utiliser au quotidien une prothèse de bras commandée par son cerveau. A gauche, le chef de projet chez Otto Bock, Hubert Egger.

—Thought-controlled robotic arm Every day, Christian Kandlbauer (right), wore a thoughtcontrolled arm prosthesis, here with Otto Bock project director Hubert Egger.

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Test de contrôle de prothèse du bras A son bras droit, Christian Kandlbauer porte une prothèse actionnée par des mouvements volontaires, et fastidieux, du muscle pectoral, contrairement à celle du bras gauche, entièrement commandée par la pensée.

—Thought-controlled robotic arm Testing for the prosthesis’s movement control. At his right hand, Christian Kandlbauer, has a arm artificial limb moved by his pectoral muscles. On his left arm, he has thought-controlled robotic arm.

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Bras robotique commandé par la pensée Hubert Egger, chef de projet chez Otto Bock, vérifie l’installation de la prothèse. Pour que les commandes mentales de Christian parviennent à la poitrine et excitent les électrodes, des chirurgiens ont dérivé les nerfs moteurs anciennement responsables des mouvements du bras et de la main afin qu’ils se connectent au muscle pectoral.

—Thought-controlled robotic arm Otto Bock project director, Hubert Egger checked the placing of the prosthesis. To activate a robotic arm replacing his amputated left limb, Christian simply thought of the corresponding movement.

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Bras robotique commandé par la pensée Hubert Egger, ingénieur chez Otto Bock, vérifie l’installation de la prothèse de Christian Kandlbauer.

Six électrodes captent, sur la poitrine de Christian Kandlbauer, les impulsions électriques correspondant aux mouvements souhaités. La prothèse réalise trois mouvements : ouverture-fermeture de la main, rotation du poignet, flexion-extension du coude.

—Thought-controlled robotic arm Otto Bock engineer, Hubert Egger checked the placing of Christian Kandlbauer’s prosthesis. On his chest, six electrodes registered the electric impulses corresponding to the movements he wished to make.

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Bras robotique commandé par la pensée.

Hubert Egger, ingénieur chez Otto Bock, installe les électrodes qui vont capter, sur la peau située au niveau du muscle pectoral, les commandes mentales de Christian Kandlbauer, transformées en mouvements du bras robotisé.

—Thought-controlled robotic arm Hubert Egger, engineer at Otto Bock, put electrodes on the skin situated at the level of the pectoral muscle, to register Christian Kandlbauer’s mental orders, transformed into movements of the robotic arm.

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Bras robotique commandé par la pensée.

Six électrodes captent, sur la poitrine de Christian Kandlbauer, les impulsions électriques correspondant aux mouvements souhaités. La prothèse réalise trois mouvements : ouverture-fermeture de la main, rotation du poignet, flexion-extension du coude.

—Thought-controlled robotic arm On Christian Kandlbauer’s chest, six electrodes registered the electric impulses corresponding to the movements he wished to make. The limb can do 3 different movements: Open close the hand, rotate the wrist, move the elbow.

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Bras robotique commandé par la pensée Des capteurs de température, de pression et de rugosité, placés sur la peau artificielle, permettent à Christian Kandlbauer de retrouver le sens du toucher. Les informations sensorielles captées sont transmises à son cerveau via les électrodes placées sur son épaule.

—Thought-controlled robotic arm Temperature, pressure and roughness captors placed on the artificial skin allowed Christian Kandlbauer to recover his sense of touch. Registered sensory information was transmitted to his brain via the electrodes placed on his shoulder.

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Bras robotique commandé par la pensée Des capteurs de température, de pression et de rugosité, placés sur la peau artificielle, permettent à Christian Kandlbauer de retrouver le sens du toucher.

Les informations sensorielles captées sont transmises à son cerveau via les électrodes placées sur son épaule.

—Thought-controlled robotic arm Temperature, pressure and roughness captors placed on the artificial skin allowed Christian Kandlbauer to recover his sense of touch. Registered sensory information was transmitted to his brain via the electrodes placed on his shoulder.

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Bras robotique commandé par la pensée D’un poids de 3,5 kg, l’équivalent d’un bras humain, la prothèse de Christian Kandlbauer est composée de 1 500 pièces, dont 200 pour les composants électroniques.

Bras robotique commandé par la pensée Test de charge chez Otto Bock. Christian Kandlbauer peut soulever jusqu’à 1 3 kg avec sa prothèse commandée par la pensée. I l porte à l’épaule droite une prothèse classique, contrôlée par des contractions volontaires, plus contraignantes, des muscles pectoraux.

—Thought-controlled robotic arm Christian Kandlbauer’s prosthesis weighs 3.5 kilos, the equivalent of a human arm, and is composed of 1500 parts, of which 200 are electronic components.

—Thought-controlled robotic arm Weight test at Otto Bock. Christian Kandlbauer could lift up to 13 kilos with his thought-controlled prosthesis. On his right shoulder he wore a classical prosthesis, controlled by fastidious voluntary contractions of the pectoral muscles.

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Bras robotique commandé par la pensée Test de charge chez Otto Bock. Christian Kandlbauer peut soulever jusqu’à 1 3 kg avec sa prothèse commandée par la pensée. I l porte à l’épaule droite une prothèse classique, contrôlée par des contractions volontaires, plus contraignantes, des muscles pectoraux.

—Thought-controlled robotic arm Weight test at Otto Bock. Christian Kandlbauer could lift up to 13 kilos with his thought-controlled prosthesis. On his right shoulder he wore a classical prosthesis, controlled by fastidious voluntary contractions of the pectoral muscles.

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Bras robotique commandé par la pensée Test de charge chez Otto Bock. Christian Kandlbauer peut soulever jusqu’à 1 3 kg avec sa prothèse commandée par la pensée. I l porte à l’épaule droite une prothèse classique, contrôlée par des contractions volontaires, plus contraignantes, des muscles pectoraux.

—Thought-controlled robotic arm Weight test at Otto Bock. Christian Kandlbauer could lift up to 13 kilos with his thought-controlled prosthesis. On his right shoulder he wore a classical prosthesis, controlled by fastidious voluntary contractions of the pectoral muscles.

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Bras robotique commandé par la pensée Test de charge chez Otto Bock. Christian Kandlbauer peut soulever jusqu’à 1 3 kg avec sa prothèse commandée par la pensée. I l porte à l’épaule droite une prothèse classique, contrôlée par des contractions volontaires, plus contraignantes, des muscles pectoraux.

—Thought-controlled robotic arm Weight test at Otto Bock. Christian Kandlbauer could lift up to 13 kilos with his thought-controlled prosthesis. On his right shoulder he wore a classical prosthesis, controlled by fastidious voluntary contractions of the pectoral muscles.

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Bras robotique commandé par la pensée Grâce à ses deux prothèses de bras bioniques, dont la gauche est entièrement contrôlée par la pensée, Christian Kandlbauer peut à nouveau faire ses courses seul.

—Thought-controlled robotic arm With two bionic arm prostheses, the left entirely thoughtcontrolled, Christian Kandlbauer could again go shopping on his own.

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Bras robotique commandé par la pensée Grâce à ses deux prothèses de bras bioniques, dont la gauche est entièrement contrôlée par la pensée, Christian Kandlbauer a pû passer son permis, en octobre 2009, une étape primordiale vers l’autonomie complète.

—Thought-controlled robotic arm With two bionic arm prostheses, the left entirely thoughtcontrolled, Christian Kandlbauer obtained his driving license in October 2009.

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Bras robotique commandé par la pensée Grâce à ses deux prothèses de bras bioniques, dont la gauche est entièrement contrôlée par la pensée, Christian Kandlbauer a retrouvé une grande autonomie. I l travaille à nouveau dans un atelier de mécanique, et réalise seul de nombreux gestes de la vie quotidienne : manger, boire, aller aux toilettes…

— Thought-controlled robotic arm With two bionic arm prostheses, the left entirely thoughtcontrolled, Christian Kandlbauer recovered considerable autonomy.

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The heart — A high-tech heart that will beat as early as 201 1 28

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Le professeur Alain Carpentier et son coeur artificiel Le chirurgien Alain Carpentier, membre de l’Académie des sciences et professeur émérite à l'université ParisDescartes, présente le coeur artificiel qu’il a contribué à développer avec la société Carmat et qui sera implanté dès 201 1 à six patients.

—Professor Alain Carpentier and his artificial heart.

The professor Alain Carpentier member of the French science academy, hold his artificial heart who he developped with the Carmat company. This heart will implant in six patients during next years.

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Développement du coeur artificiel à la société Carmat.

Les ingénieurs de la société Carmat, à Vélizy-Villacoublay au sud de Paris, testent les performances du coeur artificiel sur un appareil qui simule les différents organes du corps. Marché : 1 00 000 patients par an dans le monde, seules 3000 transplantations étant réalisées, dont 300 en France.

—Development of the artificial heart at Carmat.

Engineers at this company south of Paris test the performance of the artificial heart on a device that simulates the body’s various organs. The market: 100,000 patients per year. So far only 3000 human hearts have been transplanted worldwide.

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Assemblage du coeur artificiel Carmat Les ingénieurs de la société Carmat bénéficient du savoirfaire technologique d’EADS, dont est issu l’entreprise. Le coeur artificiel pèse 900 grammes, 1 00 de plus que le naturel. Prix du système : autour de 1 50 000 euros, moins que celui de la transplantation cardiaque.

—Development of the artificial at Carmat. heart Engineers at this company south of Paris gain from the technological knowhow of EADS, of which Carmat is a subsidiary. The heart weighs 900 grammes, 100 grammes above a real heart. Its price will be around 150 000 Euros. Less than the cost of heart transplant.

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I nterprétation du champ de vision d'un patient grâce à l'implant rétinien Second Sight A Paris, un patient équipé de la rétine artificielle perçoit de nouveau certains éléments de son environnement visuel comme les rebords de trottoirs, les contours d'immeubles ou les rambardes. C'est le contraste des objets, balayé par la caméra placée sur ses lunettes et codé en temps réèl par un ordinateur porté par le patient, qui permet de reconstituer une image mentale via l'implant rétinien.

—Computer artwork rendering of patient’s sight thanks to a retinal implant A patient equipped with a retinal implant manufactured

by Second Sight Medical Products, Inc. can again see some aspects of his visual environment. He can perceive by contrast, useful visual information, like the edge of a sidewalk, a door, a window.Researchs lead at the Institut de la Vision, Paris.

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Eclaté du coeur artificiel Carmat Le coeur contient des capteurs de pression, de température et de posture, dont les données sont traitées par des microprocesseurs afin de réguler le rythme de deux motopompes, qui miment les deux ventricules.

—Development of the artificial heart at Carmat.

The apparatus contains pressure, temperature and posture captors whose data is treated by microprocessors in order to regulate the rhythm of two motopumps that mimic the two ventricles.

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The eye — Electronic retina: hope at the end of the tunnel 34

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Test de lecture grâce à l’implant rétinien Grâce aux images captées par la caméra située entre les lunettes, codées sous forme d'impulsions électriques et transmises à l'implant rétinien sous forme d'ondes, le patient peut déchiffrer des lettres de grande taille.

—Reading of the RFID chip in the condor wing A patient equipped with a retinal implant manufactured

by Second Sight Medical Products, Inc. makes a read test. The microprocessor on the surface of the retina send him electronic impulses in relation with image from the camera on his glasses. He can perceive by contrast, large letters.Researchs lead at the Institut de la Vision, Paris.

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Test de lecture grâce à l’implant rétinien Grâce aux images captées par la caméra située entre les lunettes, codées sous forme d'impulsions électriques et transmises à l'implant rétinien sous forme d'ondes, le patient peut déchiffrer des lettres de grande taille.

—Reading of the RFID chip in the condor wing A patient equipped with a retinal implant manufactured by Second Sight Medical Products, Inc. makes a read test. The microprocessor on the surface of the retina send him electronic impulses in relation with image from the camera on his glasses. He can perceive by contrast, large letters.Researchs lead at the Institut de la Vision, Paris.

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I mplant rétinien L’implant rétinien, fabriqué par la société Second Sight, comprend 60 électrodes. Elles transmettent aux cellules nerveuses du fond de l’oeil des impulsions électriques correpondant au codage d'images par une caméra embarquée sur des lunettes.

—Artificial retina The retinal implant, manufactured by Second Sight, is composed of 60 electrodes. They transmit impulses from a camera to the nerve cells at the back of the eye. Size: 3 x 5 mm. Cost of the implant: approximately 80,000 Euros.Researchs lead at the Institut de la Vision, Paris.

I mplant rétinien en place dans un oeil L’implant rétinien, fabriqué par la société Second Sight, comprend 60 électrodes. Elles transmettent aux cellules nerveuses du fond de l’oeil des impulsions électriques correpondant au codage d'images par une caméra embarquée sur des lunettes.

—Artificial retina implanted inside the eye he retinal implant, manufactured by Second Sight, is composed of 60 electrodes. They transmit impulses from a camera to the nerve cells at the back of the eye. Size: 3 x 5 mm. Cost of the implant: approximately 80,000 Euros.Researchs lead at the Institut de la Vision, Paris.

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Dispositif utilisé pour enregistrer les signaux électriques émis par une rétine isolée in vitro Les chercheurs de l’I nstitut de la Vision mettent au point la future génération d’implants rétiniens, à l’horizon 201 4. Comprenant 600 à 1 000 électrodes tridimensionnelles, contre 60 actuellement, elle devrait permettre la lecture de lettres et de mots de petite taille.

Dispositif utilisé pour enregistrer les signaux électriques émis par une rétine isolée in vitro Les chercheurs de l’I nstitut de la Vision mettent au point la future génération d’implants rétiniens, à l’horizon 201 4. Comprenant 600 à 1 000 électrodes tridimensionnelles, contre 60 actuellement, elle devrait permettre la lecture de lettres et de mots de petite taille.

—Artificial retina at the Institut de la Vision, Paris Researchers are developing the future generation of retinal implants for the year 2014. Comprising 600 to 1000 tridimensional electrodes as compared to 60 today, they should enable patients to read small letters and words.

—Artificial retina at the Institut de la Vision, Paris Researchers are developing the future generation of retinal implants for the year 2014. Comprising 600 to 1000 tridimensional electrodes as compared to 60 today, they should enable patients to read small letters and words.

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I mplant rétinien L’implant rétinien, fabriqué par la société Second Sight, comprend 60 électrodes. Elles transmettent aux cellules nerveuses du fond de l’oeil des impulsions électriques correpondant au codage d'images par une caméra embarquée sur des lunettes.

—Artificial retina The retinal implant, manufactured by Second Sight, is composed of 60 electrodes. They transmit impulses from a camera to the nerve cells at the back of the eye. Size: 3 x 5 mm. Cost of the implant: approximately 80,000 Euros.Researchs lead at the Institut de la Vision, Paris.

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Test sur les cellules de la rétine Les chercheurs de l’I nstitut de la Vision mettent au point la future génération d’implants rétiniens, à l’horizon 201 4. Comprenant 600 à 1 000 électrodes tridimensionnelles, contre 60 actuellement, elle devrait permettre la lecture de lettres et de mots de petite taille.

—Tests on retina cells in situ Researchers are developing the future generation of retinal implants for the year 2014. Comprising 600 to 1000 tridimensional electrodes as compared to 60 today, they should enable patients to read small letters and words.

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Test sur les cellules de la rétine Les chercheurs de l’I nstitut de la Vision mettent au point la future génération d’implants rétiniens, à l’horizon 201 4. Comprenant 600 à 1 000 électrodes tri-dimensionnelles, contre 60 actuellement, elle devrait permettre la lecture de lettres et de mots de petite taille.

—Tests on retina cells in situ Researchers are developing the future generation of retinal implants for the year 2014. Comprising 600 to 1000 tridimensional electrodes as compared to 60 today, they should enable patients to read small letters and words.

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Etude des signaux électriques envoyés par la rétine au cerveau Serge Picaud et Bogdan Kolomiets étudient des enregistrements de signaux électriques envoyés par la rétine au cerveau. Les chercheurs de l’I nstitut de la Vision mettent au point la future génération d’implants rétiniens, à l’horizon 201 4. Comprenant 600 à 1 000 électrodes tridimensionnelles, contre 60 actuellement, elle devrait permettre la lecture de lettres et de mots de petite taille.

-Study of the electronic pulses send to the retina Serge Picaud et Bogdan Kolomiets are studing the electronic pulses send to the retina by the implant. These researchers are developing the future generation of retinal implants for the year 2014. They Comprising 600 to 1000 tridimensional electrodes as compared to 60 today, they should enable patients to read small letters and words.

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Mise au point de la main I -Pulse de Touch Bionics Dernière-née chez Touch Bionics, la main I -Pulse permet de soulever 90kg, contre 40kg pour I -Limb. Elle réalise sept mouvements différents, grâce à la contraction des muscles du bras enregistrée par deux électrodes, et alerte le patient par une sonnerie en cas de pression trop forte.

—Development of the I-Limb Pulse hand by Touch Bionics The latest from Touch Bionics: 90 kilos can be lifted with the I-Pulse hand, compared to 40 kilos for I-Limb. The contraction of arm muscles recorded by two electrodes makes seven different movements possible. It may be connected by WI-FI to a computer for programming.

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Le professeur José-Alain Sahel, directeur de l’I nstitut de la vision Le professeur José-Alain Sahel, directeur de l’I nstitut de la vision, à Paris, dirige la partie française (4 patients) de l’essai clinique qui implique 32 patients dans le monde.

—Professor José-Alain Sahel, director of the Institut de la Vision, Paris Professor José-Alain Sahel, director of the Institut de la Vision, Paris, heads the French section of the Second Sight clinical trial involving 32 patients worldwide.

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The hand — The bionic man hands down 46

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Main bionique Pro-Digits de Touch Bionics La main bionique Pro-Digits, est la première de ce type pour les patients ayant subi une amputation partielle de la main.

—Pro-Digits bionic hand from Touch Bionics The Pro-Digits hand, controlled like the I-Limb, is a first for patients who have undergone partial amputation of fingers.

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Main bionique I -Limb de Touch Bionics La main I -Limb permet une grande dextérité, grâce à des mouvements séparés des doigts et du poignet par contrôle myoélectrique : deux électrodes placées sur les muscles de l'avant-bras transforment les contractions musculaires en mouvements de la main, après traitement du signal par un logiciel et commande de cinq micromoteurs.

—I-Limb bionic hand from Touch Bionics The I-Limb hand allows separate movements of the fingers and wrist through myoelectric control.Two electrodes connected to the forearm muscles transmit the signals to the software which interpre and release the movement of the bionic hand.

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Main bionique I -Limb et prothèse de peau Livingskin de Touch Bionics La main I -Limb et une prothèse de peau Livingskin qui permet d’habiller les prothèses de manière esthétique.

—Pro-Digits bionic hand and Livingskin skin prosthesis from Touch Bionics Left, a Pro-Digits hand, and a Livingskin prosthesis that makes bionic prostheses more esthetic.

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Recherche sur mains I -Limb chezTouch Bionics Chaque doigt de la main I -Limb peut se plier indépendamment des quatre autres, et le poignet peut exercer une rotation.

—Research on I-Limb hands at Touch Bionics Each finger of the I-Limb hand can be bent independently of the four others, and the wrist rotates.

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Main bionique I -Limb de Touch Bionics La prothèse peut être recouverte d’un gant protecteur, destiné à la protéger des coups, et permet une grande dextérité, avec des mouvements séparés de chaque doigt.

—Touch Bionic’s I-Limb bionic hand The prosthesis can be covered with a glove to protect it from shocks, and separate movements of each finger allow for greater dexterity.

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Tests sur main I -Limb de Touch Bionics Chaque main subit une batterie de tests avant d’être expédiée au patient. On vérifie sa robustesse grâce à des protocoles automatiques de 5000 cycles ouverturefermeture.

—Tests on the Touch Bionics I-Limb hand Each hand is tested before being sent to the patient, here 5000 open-close cycles.

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La main I -Pulse de Touch Bionics Dernière-née deTouch Bionics, la main I -Pulse dispose d’une connexion sans fil Bluetooth, qui lui permet de communiquer avec un ordinateur, pour s’entraîner à son maniement et la programmer à son goût.

—Pulse hand from Touch Bionics The latest from Touch Bionics, the I-Pulse hand may be connected by WI-FI to a computer for programming.

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—Livingskin skin prosthesis from Touch Bionics Creation of a Livingskin skin prosthesis that makes bionic prostheses more esthetic.

Prothèse de peau Livingskin de Touch Bionics Réalisation d’une prothèse de peau Livingskin, qui permet d’habiller les prothèses bioniques de manière esthétique.

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Assemblage de mains I -Limb de Touch Bionics Chaque main I -Limb, en cours d’assemblage dans les ateliers de Touch Bionics, dans la banlieue d’Edimbourg, est testée avant d’être expédiée au patient, la pression exercée étant ici vérifiée.

—Assembling I-Limb bionic hand Each hand, assembled in the workshop of Touch Bionics located in the suburb of Edinburg, is tested before being sent to the patient.

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Assemblage d’une main bionique I -Limb de Touch Bionics Chaque main I -Limb, en cours d’assemblage dans les ateliers de Touch Bionics, dans la banlieue d’Edimbourg, est constituée de plus de 1 50 pièces, dont certaines de moins d’un millimètre de long.

—Assembly of the Touch Bionics I-Limb bionic hand Each hand is made of 150 parts, some of them are less of one millimeters lengh.

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Tests sur la main bionique I -Limb de Touch Bionics Donald McKillop participe à des tests de contrôle de sa main I -Limb.

—Tests on the Touch Bionics I-Limb bionic hand Donald McKillop participates in tests on his I-Limb hand.

Main bionique I -Limb de Touch Bionics.

La prothèse peut être recouverte d’un gant protecteur, destiné à la protéger des coups, ou d’une peau artificielle, très proche visuellement de la peau humaine, pour des raisons esthétiques.

—Touch Bionics I-Limb bionic hand A glove to protect it from shocks, or an artificial skin resembling human skin may cover the prosthesis.

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Tests sur la main bionique I -Limb de Touch Bionics Donald McKillop s’entraîne au contrôle de sa main I Limb, qui réalise des mouvements séparés des doigts et du poignet, par contrôle myoélectrique. 1 400 patients dans 44 pays en sont équipés, depuis son apparition en 2006.

—Tests on the Touch Bionics I-Limb bionic hand Donald McKillop practices the control of his I-Limb hand.

1400 patients in 44 countries are equiped by this kind of devices from 2006.

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Tests sur la main bionique I -Limb de Touch Bionics Exercice de la main I -Limb, recouverte d’un gant protecteur. La main réalise des mouvements séparés des doigts et du poignet, par contrôle myoélectrique : deux électrodes placées sur les muscles de l’avantbras transforment les contractions musculaires en mouvements de la main, après traitement du signal par un logiciel et commande de cinq micromoteurs.

—Tests on the Touch Bionics I-Limb bionic hand Donald McKillop practices the control of his I-Limb hand that is covered with a protective glove. The patient activates the wrist and fingers of the artificial hand by contracting his flexor and extensor muscles, generating a signal that is transmitted to the bionic hand’s processor by two electrodes connected to the skin

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Donald McKillop, porteur de main I -Limb Donald McKillop dans le jardin de sa maison de Kilmarnock, au nord de l’Ecosse, porte une prothèse bionique de main depuis 2006. Bricoleur passionné, il peut à nouveau se saisir d’objets et manier la scie. 1 400 patients dans le monde portent cette main.

—Donald McKillop, patient equiped with I-Limb Donald McKillop, one of the first people in the world to wear the Pulse hand. A passionate do-it-yourselfer, he is again able to grasp objects and use a saw.

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Phil Newman, directeur marketing chez Touch Bionics, avec la nouvelle main I -Limb Pulse Touch Bionics société écossaise leader mondial des prothèses du membre supérieur.

—Phil Newman, marketing director at Touch Bionics During his career Phil has continually pursued entrepreneurial opportunities and has secured funding and key reference customer contracts for a significant number of fast growth companies..Touch Bionics is a Scottich company, leader in the upper limbs in the world.

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Hugh Gill, responsable de la Recherche et Développement chez Touch Bionics Touch Bionics société écossaise leader mondial des prothèses du membre supérieur.

—Hugh Gill, head of Research and Development at Touch Bionics In this role he supporting a significant amount of high growth companies taking their technology from concept into development, supply chain and manufacturing. Touch Bionics is a Scottich company, leader in the upper limbs in the world.

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The leg — Technology takes giant steps 70

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Test de marche avec la jambe C-Leg Genium, Otto Bock, Vienne Chaque prothèse électronique est composée de plus de 500 pièces, dont 1 4 capteurs de pression, de mouvement et de direction, et cinq microprocesseurs, analysant en permanence le déroulement de la marche, et exécutant en temps réel le pas suivant.

—Test walk with the Genium leg, Otto Bock, Vienna The patient learns to use the new prosthesis by controlling its different positions: walking, going upstairs or downstairs.

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Test de marche avec la jambe C-Leg Genium, Otto Bock, Vienne Chaque prothèse électronique est composée de plus de 500 pièces, dont 1 4 capteurs de pression, de mouvement et de direction, et cinq microprocesseurs, analysant en permanence le déroulement de la marche, et exécutant en temps réel le pas suivant.

—Test walk with the Genium leg, Otto Bock, Vienna The patient learns to use the new prosthesis by controlling its different positions: walking, going upstairs or downstairs.

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La jambe C-Leg Genium, Otto Bock Gerhard Grundner, 45 ans, militaire autrichien à la retraite, est l’un des premiers amputés au monde équipés de la C-Leg Genium. Passionné de voyages, il traverse l’Europe en moto… cinq ans après avoir perdu sa jambe dans un accident de la route.

—The Genium leg, Otto Bock, Vienna Gerhard Grundner, 45, retired Austrian soldier, is one of the first amputees in the world to be equipped with the Genium leg.

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La jambe C-Leg Genium, Otto Bock Gerhard Grundner, 45 ans, militaire autrichien à la retraite, est l’un des premiers amputés au monde équipés de la C-Leg Genium.

—The Genium leg, Otto Bock, Vienna Gerhard Grundner, 45, retired Austrian soldier, is one of the first amputees in the world to be equipped with the Genium leg.

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La jambe C-Leg Genium, Otto Bock Cette jambe électronique permet de monter et descendre des escaliers, prouesse impossible avec les prothèses précédentes. Les capteurs de position et les microprocesseurs anticipent et programment en temps réel le pas suivant.

—The Genium leg, Otto Bock, Vienna This artificial limb allow to the patient to use stairs. That it was impossible with classic leg limbs. Position captors and microprocessors anticipate and program the next movement in real time.

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La jambe C-Leg Genium, Otto Bock Cette jambe électronique permet de monter et descendre des escaliers, prouesse impossible avec les prothèses précédentes. Les capteurs de position et les microprocesseurs anticipent et programment en temps réel le pas suivant.

—The Genium leg, Otto Bock, Vienna This artificial limb allow to the patient to use stairs. That it was impossible with classic leg limbs. Position captors and microprocessors anticipate and program the next movement in real time.

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Assemblages de jambes C-Leg, Otto Bock Chaque prothèse électronique est composée de plus de 500 pièces, dont 1 4 capteurs de pression, de mouvement et de direction, et cinq microprocesseurs, analysant en permanence le déroulement de la marche, et exécutant en temps réel le pas suivant.

—C-Legs assembly, Otto Bock, Vienna Each prosthesis is made of more than 500 parts, fourteen of them pressure, movement and direction captors, and five microprocessors.

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Test de qualité de jambes C-Leg, Otto Bock Chaque prothèse électronique est testée avant d’être expédiée au patient, selon un protocole rigoureux. La machine simule trois millions de pas, soit plus de 2000 km, avec une charge de 1 30 kg.

—Quality test C-Legs, Otto Bock, Vienna Each electronic prosthesis is tested before being sent to the patient. It must take thousands of steps and withstand 130 kilos in weight.

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Human machine interface — I think therefore I move 80

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne Seize électrodes, placées au contact du cuir chevelu sur la partie supérieure du crâne, enregistrent les ondes du cerveau pour les transformer en mouvements. Le gel augmente la conductivité des électrodes.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne Sixteen electrodes placed in contact with the scalp on the upper part of the skull register brainwaves that are converted into movement for the wheelchair.

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne Michele Tavela, doctorant à l’Ecole Polytechnique de Lausanne, en Suisse, pilote son fauteuil roulant en pensant à certaines actions, comme serrer sa main droite, ou gauche. I l commande aussi le départ, et l’arrêt de la machine.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne After a period of apprenticeship, Michele Tavela, doctoral student at Switzerland’s Ecole Polytechnique in Lausanne, pilots his wheelchair by means of thought.

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne Michele Tavela, doctorant à l’Ecole Polytechnique de Lausanne, en Suisse, pilote son fauteuil roulant par la pensée. La phase d’apprentissage, qui permet au logiciel de distinguer les signaux cérébraux correspondant à l’action désirée, dure quelques jours.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne After a period of apprenticeship, Michele Tavela, doctoral student at Switzerland’s Ecole Polytechnique in Lausanne, pilots his wheelchair by means of thought.

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne Des caméras placées à l’avant du fauteuil détectent la présence d’obstacles, afin de les éviter et faciliter la conduite du véhicule.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne For easier driving, the front of the wheelchair is equipped with Webcams to detect and avoid obstacles.

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne L’utilisation de l’interface nécessite une phase d’apprentissage de quelques jours, au cours de laquelle le logiciel apprend à reconnaître les signaux cérébraux spécifiques aux différentes actions.

L’utilisateur est informé des signaux reconnus par le système, ici droite ou gauche, pour mieux le contrôler.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne The use of the non-invasive interface requires a period of apprenticeship.The software learns to interpret the brain signals which are specific and depend of the user. The patient is informed on a laptop the direction is understood by the system.

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne La puissance de traitement du logiciel permet à l’utilisateur de l’interface d’envoyer une commande mentale chaque demi-seconde.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne Powerful software allows the interface’s user to send a mental order every half second.

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Fauteuil roulant guidé par la pensée, EPFL Lausanne L’équipe du Centre de neuroprothèses de l’Ecole Polytechnique de Lausanne, en Suisse, qui a mis au point l’I nterface non invasive. A droite, debout, son directeur José del R. Millan.

—Thought-controlled wheelchair, EPFL Lausanne The team that developed the non-invasive interface at the neuro-prostheses center at Switzerland’s Ecole Polytechnique in Lausanne. Standing, right, director José del R. Millan.

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Images : Philippe Psaïla Textes & légendes : Pedro Lima Mise en page : Anaïs Psaïla Reportage de Philippe Psaila Tous droits réservés à © Psaila.net Contacts: philippe@psaila.net pedrolima68@yahoo.fr www.psaila.net www.doublevue.com anais.psaila@gmail.com

Un reportage de Philippe Psa誰la & Pedro Lima