Saúde

Estudo mostra que próteses de tornozelo motorizadas podem restaurar uma ampla gama de funções para amputados
Os pesquisadores estão atualmente trabalhando com um grupo maior de participantes do estudo para ver o quão amplamente aplicáveis ​​as descobertas podem ser.
Por Matt Shipman - 13/04/2021


Esta imagem mostra o participante do estudo realizando uma atividade de agachamento com diferentes dispositivos protéticos. Quando o participante usou sua prótese diária (imagem à esquerda), ele tinha uma amplitude de movimento limitada e teve que dobrar as costas significativamente para levantar os objetos do chão. Ao usar uma prótese de tornozelo neural controlada (foto à direita), ele foi capaz de controlar voluntariamente a força e o ângulo da articulação do tornozelo da prótese e manter uma postura saudável enquanto levantava peso do solo. Crédito: Aaron Fleming.

Um estudo de caso recente da North Carolina State University e da University of North Carolina em Chapel Hill demonstra que, com o treinamento, o controle neural de uma prótese de tornozelo motorizada pode restaurar uma ampla gama de habilidades, incluindo ficar em superfícies muito desafiadoras e agachar-se. Os pesquisadores estão atualmente trabalhando com um grupo maior de participantes do estudo para ver o quão amplamente aplicáveis ​​as descobertas podem ser.

"Este estudo de caso mostra que é possível usar essas tecnologias de controle neural , nas quais os dispositivos respondem a sinais elétricos dos músculos de um paciente, para ajudar os pacientes que usam próteses robóticas de tornozelo a se moverem de forma mais natural e intuitiva", diz Helen Huang, autora correspondente do estudar. Huang é o Professor Distinto da Família Jackson no Departamento Conjunto de Engenharia Biomédica da NC State e UNC.

"Este trabalho demonstra que essas tecnologias podem dar aos pacientes a capacidade de fazer mais do que pensávamos ser possível", diz Aaron Fleming, primeiro autor do estudo e Ph.D. candidato no departamento conjunto de engenharia biomédica.

A maioria das pesquisas existentes sobre próteses robóticas de tornozelo concentra-se exclusivamente em andar usando o controle autônomo. O controle autônomo, neste contexto, significa que enquanto a pessoa que usa a prótese decide se vai andar ou ficar parada, os movimentos finos envolvidos nesses movimentos acontecem automaticamente - e não por causa de qualquer coisa que o usuário esteja fazendo.

Huang, Fleming e seus colaboradores queriam saber o que aconteceria se um amputado, trabalhando com um fisioterapeuta, treinasse com uma prótese de tornozelo controlada neuralmente em atividades que são desafiadoras com próteses típicas. Seria possível para os amputados recuperar uma gama mais ampla de controle nos muitos movimentos diários que as pessoas fazem com os tornozelos além de andar?

A prótese elétrica neste estudo lê sinais elétricos de dois músculos residuais da panturrilha. Esses músculos da panturrilha são responsáveis ​​por controlar o movimento do tornozelo. A tecnologia da prótese usa um paradigma de controle desenvolvido pelos pesquisadores para converter os sinais elétricos desses músculos em comandos que controlam o movimento da prótese.

Os pesquisadores trabalharam com um participante do estudo que havia perdido uma perna a meio caminho entre o joelho e o tornozelo. O participante foi colocado com a prótese de tornozelo motorizada e fez uma avaliação inicial. O paciente então teve cinco sessões de treinamento com um fisioterapeuta, cada uma com duração de cerca de duas horas, ao longo de duas semanas e meia. Após a conclusão do treinamento, o participante fez uma segunda avaliação.
 
Após o treinamento, o participante do estudo foi capaz de realizar uma variedade de tarefas que antes eram difíceis, como ir da posição sentada para a posição em pé sem qualquer ajuda externa ou agachar-se para pegar algo do chão sem compensar o movimento com outras partes do corpo. Mas uma das diferenças mais pronunciadas foi a estabilidade do participante do estudo, seja em pé ou em movimento. Isso se refletiu em ambas as avaliações empíricas - como testar a estabilidade do paciente quando em pé sobre a espuma - e no nível de confiança do paciente em sua própria estabilidade.

"O conceito de imitar o controle natural do tornozelo é muito simples", diz Huang. "Mas a implementação deste conceito é mais complicada. Requer treinamento de pessoas para usar músculos residuais para conduzir novas tecnologias protéticas. Os resultados neste estudo de caso foram dramáticos. Este é apenas um estudo, mas nos mostra o que é viável."

"Há também um profundo impacto emocional quando as pessoas usam próteses motorizadas que são controladas pela leitura dos sinais elétricos que seus corpos estão emitindo", diz Fleming. "É muito mais semelhante à maneira como as pessoas se movem intuitivamente e isso pode fazer uma grande diferença em como as pessoas respondem ao uso de uma prótese."

Os pesquisadores já estão fazendo com que mais pessoas passem pelo paradigma do treinamento e expandindo seus testes para avaliar os resultados desse treinamento .

Antes de tornar essa tecnologia mais amplamente disponível, os pesquisadores também querem se envolver em testes beta do mundo real - com pessoas usando a prótese robótica durante suas rotinas diárias.

"Como acontece com qualquer dispositivo protético para membros inferiores, você deve ter certeza de que o dispositivo é consistente e confiável, para que não falhe quando as pessoas o estiverem usando", disse Huang.

“As próteses elétricas que existem agora são muito caras e não são cobertas pelo seguro”, diz Fleming. “Portanto, há problemas relacionados ao acesso a essas tecnologias. Ao tentar restaurar o controle normal desse tipo de atividades, essa tecnologia realmente melhora a qualidade de vida e a participação da comunidade para os indivíduos com amputação. Isso tornaria esses dispositivos caros mais propensos a ser coberto por um seguro no futuro, se isso significar melhorar a saúde geral do indivíduo. "

 

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