Saúde

Nova cirurgia pode permitir um melhor controle dos membros protéticos
Reconectar pares de músculos durante a amputação dá aos pacientes mais feedback sensorial do membro.
Por Anne Trafton - 16/02/2021


Pesquisadores do MIT, em colaboração com cirurgiões da Harvard Medical School, desenvolveram um novo tipo de cirurgia de amputação que pode ajudar amputados a controlar melhor seus músculos residuais e receber feedback sensorial.
Créditos: Imagem cortesia dos pesquisadores

Os pesquisadores do MIT inventaram um novo tipo de cirurgia de amputação que pode ajudar amputados a controlar melhor seus músculos residuais e sentir onde seu "membro fantasma" está no espaço. Esse senso de propriocepção restaurado deve se traduzir em um melhor controle dos membros protéticos, bem como na redução da dor nos membros, dizem os pesquisadores.

Na maioria das amputações, os pares de músculos que controlam as articulações afetadas, como cotovelos ou tornozelos, são cortados. No entanto, a equipe do MIT descobriu que reconectar esses pares de músculos, permitindo-lhes manter sua relação push-pull normal, oferece às pessoas um feedback sensorial muito melhor.

“Tanto nosso estudo quanto estudos anteriores mostram que quanto melhor os pacientes podem mover dinamicamente seus músculos, mais controle eles terão. Quanto melhor uma pessoa pode acionar os músculos que movem seu tornozelo fantasma, por exemplo, melhor ela será capaz de usar suas próteses ”, disse Shriya Srinivasan, pós-doc do MIT e principal autora do estudo.

Em um estudo que aparecerá esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences , 15 pacientes que receberam este novo tipo de cirurgia, conhecido como interface mioneural agonista-antagonista (AMI), conseguiram controlar seus músculos com mais precisão do que pacientes com amputações tradicionais . Os pacientes com IAM também relataram sentir mais liberdade de movimento e menos dor no membro afetado.

“Por meio de técnicas cirúrgicas e regenerativas que restauram os movimentos musculares agonistas-antagonistas naturais, nosso estudo mostra que pessoas com amputação de IAM experimentam uma maior amplitude de movimento articular fantasma, um nível reduzido de dor e uma maior fidelidade da capacidade de controle do membro protético”, diz Hugh Herr, professor de artes e ciências da mídia, chefe do grupo de Biomecatrônica no Media Lab, e autor sênior do artigo.

Outros autores do artigo incluem Samantha Gutierrez-Arango e Erica Israel, associados sênior de apoio à pesquisa no Media Lab; Ashley Chia-En Teng, uma graduando do MIT; Hyungeun Song, estudante de graduação do Programa Harvard-MIT em Ciências da Saúde e Tecnologia; Zachary Bailey, um ex-pesquisador visitante do Media Lab; Matthew Carty, um cientista visitante do Media Lab; e Lisa Freed, uma cientista pesquisadora do Media Lab.

Restaurando sensação

A maioria dos músculos que controlam o movimento dos membros ocorre em pares que se alongam e se contraem alternadamente. Um exemplo desses pares agonista-antagonista são os bíceps e tríceps. Quando você dobra o cotovelo, o músculo bíceps se contrai, fazendo com que o tríceps se estique, e esse alongamento envia informações sensoriais de volta ao cérebro.

Durante uma amputação de membro convencional, esses movimentos musculares são restritos, interrompendo esse feedback sensorial e tornando muito mais difícil para os amputados sentir onde seus membros protéticos estão no espaço ou sentir as forças aplicadas a esses membros.

“Quando um músculo se contrai, o outro não tem sua atividade antagonista, então o cérebro recebe sinais confusos”, diz Srinivasan, ex-membro do grupo de Biomecatrônica que agora trabalha no Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT. “Mesmo com próteses de última geração, as pessoas estão constantemente seguindo visualmente a prótese para tentar calibrar seus cérebros para onde o dispositivo está se movendo.”

Há alguns anos, o grupo MIT Biomechatronics inventou e desenvolveu cientificamente em estudos pré-clínicos uma nova técnica de amputação que mantém as relações entre esses pares de músculos. Em vez de cortar cada músculo, eles conectam as duas extremidades dos músculos de modo que ainda se comuniquem dinamicamente dentro do membro residual. Em um estudo com ratos de 2017 , eles mostraram que quando os animais contraíam um músculo do par, o outro músculo se alongava e enviava informações sensoriais de volta ao cérebro.

Desde esses estudos pré-clínicos, cerca de 25 pessoas passaram pela cirurgia de IAM no Hospital Brigham and Women's, realizada por Carty, que também é cirurgiã plástica no Hospital Brigham and Women's. No novo estudo PNAS , os pesquisadores mediram a precisão dos movimentos musculares nas articulações do tornozelo e subtalar de 15 pacientes que tiveram amputações de IAM realizadas abaixo do joelho. Esses pacientes tinham dois conjuntos de músculos reconectados durante a amputação: os músculos que controlam o tornozelo e os que controlam a articulação subtalar, que permite que a sola do pé se incline para dentro ou para fora. O estudo comparou esses pacientes a sete pessoas que tiveram amputações tradicionais abaixo do joelho.

Cada paciente foi avaliado deitado, com as pernas apoiadas em um travesseiro de espuma, permitindo que os pés se estendessem no ar. Os pacientes não usaram membros protéticos durante o estudo. Os pesquisadores pediram que flexionassem as articulações do tornozelo - tanto a intacta quanto a “fantasma” - em 25, 50, 75 ou 100 por cento de sua amplitude total de movimento. Eletrodos presos a cada perna permitiram aos pesquisadores medir a atividade de músculos específicos à medida que cada movimento era executado repetidamente.

Os pesquisadores compararam os sinais elétricos vindos dos músculos do membro amputado com os do membro intacto e descobriram que, para os pacientes com IAM, eles eram muito semelhantes. Eles também descobriram que os pacientes com amputação de IAM eram capazes de controlar os músculos do membro amputado com muito mais precisão do que os pacientes com amputações tradicionais. Pacientes com amputações tradicionais eram mais propensos a realizar o mesmo movimento repetidamente em seu membro amputado, independentemente de quanto eles deveriam flexionar o tornozelo.

“A capacidade dos pacientes de IAM de controlar esses músculos era muito mais intuitiva do que aqueles com amputações típicas, o que em grande parte tinha a ver com a maneira como o cérebro processava o movimento do membro fantasma”, diz Srinivasan.

Em um artigo publicado recentemente na Science Translational Medicine , os pesquisadores relataram que varreduras cerebrais de amputados com IAM mostraram que eles estavam recebendo mais feedback sensorial de seus músculos residuais do que os pacientes com amputações tradicionais. No trabalho que agora está em andamento, os pesquisadores estão medindo se essa habilidade se traduz em melhor controle de uma perna protética durante a caminhada.

Liberdade de movimento

Os pesquisadores também descobriram um efeito que não previam: os pacientes com IAM relataram muito menos dor e uma maior sensação de liberdade de movimento em seus membros amputados.

“Nosso estudo não foi projetado especificamente para alcançar isso, mas foi um sentimento que nossos sujeitos expressaram continuamente. Eles tiveram uma sensação muito maior de como realmente era o seu pé e como ele se movia no espaço ”, diz Srinivasan. “Tornou-se cada vez mais evidente que restaurar os músculos à sua fisiologia normal trazia benefícios não apenas para o controle protético, mas também para o seu bem-estar mental no dia a dia.”

A equipe de pesquisa também desenvolveu uma versão modificada da cirurgia que pode ser realizada em pessoas que já fizeram uma amputação tradicional. Esse processo, que eles chamam de “IAM regenerativo”, envolve o enxerto de pequenos segmentos musculares para servir como músculos agonistas e antagonistas de uma articulação amputada. Eles também estão trabalhando no desenvolvimento do procedimento de AMI para outros tipos de amputações, incluindo acima do joelho e acima e abaixo do cotovelo.

“Estamos aprendendo que essa técnica de religar o membro e usar peças sobressalentes para reconstruí-lo está funcionando e é aplicável a várias partes do corpo”, diz Herr.

A pesquisa foi financiada pelo MIT Media Lab Consortia, o Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano, o Centro Nacional de Pesquisa em Reabilitação Médica e os Programas de Pesquisa Médica Dirigida pelo Congresso do Departamento de Defesa dos EUA.

 

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