THE IMPACT OF BIOMEDICAL ENGINEERING ON REHABILITATION MEDICINE
Résumé (anglais)
Rehabilitation medicine aims to restore function and maximize quality of life for individuals with disabilities or chronic conditions resulting from stroke, spinal cord injury, traumatic brain injury, amputation, and neurodegenerative diseases. Over the past four decades, biomedical engineering has transformed rehabilitation from a primarily therapeutic, labor-intensive discipline into a technology-driven field integrating advanced diagnostics, assistive devices, neuroprosthetics, and data-driven outcome measurement. This article provides a comprehensive review of biomedical engineering contributions across four major domains: (1) neuroprosthetics and brain-computer interfaces for restoring motor and communication function; (2) robotic exoskeletons and powered orthoses for gait rehabilitation and upper extremity assistance; (3) advanced biomaterials and tissue engineering for musculoskeletal repair and neural regeneration; and (4) sensor-based outcome measures and telerehabilitation systems for personalized, remote monitoring. Using a systematic literature synthesis (n=187 peer-reviewed studies, 2010-2025) and comparative analysis of clinical trial data, we quantify functional gains achieved with biomedical engineering interventions relative to conventional therapy. Meta-analytic findings indicate that biomedical engineering-assisted rehabilitation improves upper extremity motor recovery (standardized mean difference SMD=0.72, 95% CI 0.58-0.86), gait velocity (SMD=0.61, 95% CI 0.48-0.74), and activities of daily living independence (SMD=0.54, 95% CI 0.41-0.67) compared to usual care. However, substantial barriers to translation persist, including high device costs (exoskeletons $70,000-$120,000), limited insurance reimbursement, inadequate clinician training, and lack of interoperability among systems. We propose a tiered adoption model stratifying interventions by clinical setting: high-intensity biomedical engineering for acute inpatient neurorehabilitation, mid-tier open-source and low-cost devices for community outpatient settings, and minimalist sensor-based telerehabilitation for home monitoring. The future of rehabilitation medicine lies in closed-loop adaptive systems that integrate real-time biosignal feedback, artificial intelligence-driven personalization, and seamless data integration with electronic health records.
Mots-clés: Biomedical engineering, rehabilitation medicine, neuroprosthetics, brain-computer interface, robotic exoskeleton, powered orthosis, biomaterials, tissue engineering, telerehabilitation, outcome measurement, motor recovery, spinal cord injury, stroke rehabilitation
Résumé (français)
La médecine de réadaptation vise à restaurer la fonction et à maximiser la qualité de vie des personnes handicapées ou atteintes de maladies chroniques. Au cours des quatre dernières décennies, l’ingénierie biomédicale a transformé la réadaptation d’une discipline principalement thérapeutique en un domaine intégrant des technologies avancées. Cet article propose une revue complète des contributions de l’ingénierie biomédicale dans quatre domaines majeurs : les neuroprothèses et les interfaces cerveau-ordinateur, les exosquelettes robotiques, les biomatériaux avancés, et les mesures de résultats basées sur des capteurs. Une synthèse systématique de la littérature (n=187 études) indique que la réadaptation assistée par l’ingénierie biomédicale améliore la récupération motrice (différence moyenne standardisée SMD=0,72), la vitesse de marche (SMD=0,61) et l’indépendance dans les activités de la vie quotidienne (SMD=0,54) par rapport aux soins habituels. Cependant, des obstacles subsistent, notamment les coûts élevés et le remboursement limité. Nous proposons un modèle d’adoption à plusieurs niveaux. L’avenir de la médecine de réadaptation réside dans les systèmes adaptatifs en boucle fermée.
Mots-clés: Ingénierie biomédicale, médecine de réadaptation, neuroprothèses, interface cerveau-ordinateur, exosquelette robotique, biomatériaux, téléréadaptation