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Inovações cirúrgicas e de engenharia permitem controle sem precedentes sobre cada dedo de mão biônica

Divulgação, Universidade de Tecnologia Chalmers

Fonte

Chalmers | Universidade de Tecnologia Chalmers

Data

terça-feira, 18 julho 2023 15:30

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Biomecânica. Cirurgia. Engenharia Biomédica. Fisiatria. Inteligência Artificial. Medicina. Neurologia. Ortopedia. Robótica. Sistemas de Controle.

Pela primeira vez, uma pessoa com braço amputado pode manipular cada dedo de uma mão biônica isoladamente. Graças a revolucionários avanços cirúrgicos e de engenharia, a inovação oferece novas esperanças e possibilidades para pessoas com amputações em todo o mundo.

O estudo, publicado na revista científica Science Translational Medicine, apresentou o primeiro caso documentado de um indivíduo com alterações cirúrgicas para incorporar sensores implantados e um implante esquelético. Algoritmos de Inteligência Artificial (IA)  então traduzem as intenções do usuário em movimento da prótese.

Membros protéticos são a solução mais comum para substituir uma extremidade perdida. No entanto, são difíceis de controlar e muitas vezes não confiáveis, com apenas alguns movimentos disponíveis. Músculos remanescentes no membro residual são a fonte preferida de controle para mãos biônicas. Isso ocorre porque os pacientes podem contrair os músculos à vontade, e a atividade elétrica gerada pelas contrações pode ser usada para transmitir à mão protética o que fazer: por exemplo, abrir ou fechar. Um grande problema em níveis de amputação mais altos, como acima do cotovelo, é que não restam muitos músculos para comandar as muitas articulações robóticas necessárias para restaurar verdadeiramente a função de braço e mão.

Controle sobre cada dedo de uma mão biônica

Uma equipe multidisciplinar de cirurgiões e engenheiros contornou esse problema reconfigurando o membro residual e integrando sensores e um implante esquelético para estabelecer uma conexão elétrica e mecânica a uma prótese. Ao redistribuir os nervos periféricos para novos alvos musculares usados como amplificadores biológicos, a prótese biônica agora pode acessar muito mais informações para que o usuário possa comandar várias articulações, como pode ser visto no vídeo abaixo (em inglês):

(Fonte: Divulgação, Universidade de Tecnologia Chalmers)

A pesquisa foi liderada pelo professor Dr. Max Ortiz Catalan, diretor fundador do Center for Bionics and Pain Research (CBPR) na Suécia, chefe de pesquisa de próteses neurais no Bionics Institute na Austrália e professor de biônica na Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia.

A religação dos nervos conduz a um melhor controle protético

“Neste artigo, mostramos que a religação de nervos para diferentes alvos musculares de maneira distribuída e simultânea não é apenas possível, mas também conduz a um melhor controle protético. Uma característica fundamental do nosso trabalho é que temos a possibilidade de implementar clinicamente procedimentos cirúrgicos mais refinados e incorporar sensores nas construções neuromusculares no momento da cirurgia, que depois conectamos ao sistema eletrônico da prótese por meio de uma interface osteointegrada. Os algoritmos de IA cuidam do resto”, explicou o professor Max Catalan.

Alto nível de funcionalidade

Os membros protéticos são comumente fixados ao corpo por um soquete que comprime o membro residual causando desconforto, podendo ser mecanicamente instável. Uma alternativa à fixação por soquete é usar um implante de titânio colocado dentro do osso residual que fica fortemente ancorado como um implante osteointegrado. Tal fixação esquelética permite uma conexão mecânica confortável e mais eficiente da prótese ao corpo.

“É gratificante ver que nossa inovação cirúrgica e de engenharia de ponta pode fornecer um nível tão alto de funcionalidade para um indivíduo com amputação de braço. Essa conquista é baseada em mais de 30 anos de desenvolvimento gradual do conceito, no qual tenho orgulho de ter contribuído”, comentou o Dr. Rickard Brånemark, pesquisador afiliado do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), professor da Universidade de Gotemburgo e CEO da Integrum. O Dr. Rickard é um dos principais especialistas em osteointegração para próteses de membros, e contribuiu na implantação da interface.

Controle de dedo único com feedback sensorial

A cirurgia ocorreu no Hospital Universitário Sahlgrenska, na Suécia, onde fica o CBPR. O procedimento de reconstrução neuromuscular foi conduzido pelo Dr. Paolo Sassu, que também liderou o primeiro transplante de mão realizado na Escandinávia.

“A incrível jornada que realizamos junto com os engenheiros biônicos do CBPR nos permitiu combinar novas técnicas microcirúrgicas com sofisticados eletrodos implantados que fornecem controle de dedo do braço protético, bem como feedback sensorial. Pacientes que sofreram amputação de braço podem agora ter um futuro melhor”, diz o Dr. Sassu, que atualmente trabalha no Istituto Ortopedico Rizzoli, na Itália.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Tecnologia Chalmers (em inglês).

Fonte: Universidade de Tecnologia Chalmers. Imagem: Divulgação, Universidade de Tecnologia Chalmers.

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