Pernas protéticas controladas pelo próprio sistema neural da pessoa proporcionam uma marcha natural

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Revisado clinicamente por Carmen Pope, BPharm. Última atualização em 1º de julho de 2024.

Por Dennis Thompson HealthDay Reporter

SEGUNDA-FEIRA, 1º de julho de 2024 – Pernas protéticas “inteligentes” podem ajudar os amputados a alcançar uma marcha natural, mas isso é feito por meio de sensores robóticos e algoritmos que impulsionam o membro para frente em taxas predeterminadas.

A A melhor maneira seria dar às pessoas controle total sobre o membro através do sistema nervoso - e é exatamente isso que uma equipe de pesquisa do MIT diz que foi feito.

Um procedimento cirúrgico experimental combinado com um membro robótico de última geração pode restaurar uma marcha completamente natural, totalmente impulsionada pelo próprio sistema nervoso de uma pessoa, relatam pesquisadores na edição de 1º de julho da revista Nature Medicine.

O procedimento reconecta os músculos do membro residual, permitindo que os pacientes recebam feedback preciso e em tempo real sobre a posição do membro protético durante a caminhada, explicaram os pesquisadores.

Sete pacientes submetidos a esta cirurgia conseguiram andar mais rápido, evitar obstáculos e subir escadas com muito mais naturalidade do que pessoas com uma amputação tradicional.

“Ninguém conseguiu demonstrar este nível de controle cerebral. que produz uma marcha natural, onde o sistema nervoso humano controla o movimento, não um algoritmo de controle robótico”, disse o pesquisador sênior Hugh Herr, codiretor do Centro K. Lisa Yang de Biônica do MIT.

A maior parte dos movimentos dos braços e das pernas é controlada por pares de músculos que se revezam no alongamento e na contração, disseram os pesquisadores em notas de fundo.

Uma amputação tradicional abaixo do joelho interrompe a interação desses músculos emparelhados, tornando difícil para o sistema nervoso rastrear e controlar o movimento.

Como resultado, as pessoas com esse tipo de amputação têm dificuldade para controlar uma perna protética porque não conseguem sentir com precisão onde a perna está no espaço. Eles devem contar com controladores e sensores robóticos para estabelecer uma marcha e se ajustar a declives e obstáculos.

Para ajudar as pessoas a obter controle neural total sobre suas pernas protéticas, Herr e seus colegas desenvolveram o que chamam de agonista-antagonista. cirurgia de interface mioneural (IAM).

Em vez de simplesmente cortar pares de músculos, a cirurgia de IAM conecta as duas extremidades dos músculos. Dessa forma, eles ainda se comunicam dinamicamente dentro do que resta da perna.

A cirurgia de IAM pode ser realizada durante uma amputação ou durante um procedimento de acompanhamento após a amputação inicial, disseram os pesquisadores.

Um estudo de 2021 realizado pelo laboratório de Herr descobriu que os músculos de um membro tratado com cirurgia de IAM produziam sinais elétricos semelhantes aos emitidos pelo membro intacto.

Na próxima etapa, os pesquisadores começaram a descobrir um maneira para que esses sinais elétricos gerem comandos para um membro protético e, ao mesmo tempo, recebam feedback do membro sobre sua posição durante a caminhada.

Dessa forma, um amputado de cirurgia de IAM poderia controlar uma perna protética e usar o feedback para ajustar automaticamente sua marcha conforme necessário.

O novo estudo mostra que o feedback sensorial realmente se traduz em uma marcha suave e suave. capacidade quase natural de andar e superar obstáculos.

No estudo, os pesquisadores compararam sete pessoas amputadas por IAM com sete pessoas que tiveram amputações tradicionais abaixo do joelho.

Todos os participantes usaram o mesmo tipo de perna biônica: uma prótese com tornozelo motorizado, equipado com eletrodos que podem receber sinais elétricos dos principais grupos musculares da perna.

Esses sinais são alimentados em um controlador robótico que ajuda a prótese a calcular quanto dobrar o tornozelo, quanto torque aplicar e quanta potência fornecer.

Os pesquisadores testaram todos os amputados com nível -andar no chão, subir uma ladeira, descer uma rampa, subir e descer escadas e caminhar em uma superfície plana, evitando obstáculos.

Aqueles que passaram pela cirurgia de amputação por IAM conseguiram andar mais rápido, aproximadamente na mesma velocidade que as pessoas sem amputações.

Eles também superaram obstáculos com mais facilidade e tiveram movimentos mais naturais, mostram os resultados. Eles eram mais capazes de coordenar melhor o movimento do membro protético com o do membro natural e conseguiam se levantar do chão com aproximadamente a mesma quantidade de força que alguém sem amputação.

“A coorte que não tinha IAM conseguia andar, mas os movimentos protéticos não eram naturais e seus movimentos eram geralmente mais lentos”, disse Herr. em um comunicado à imprensa do MIT.

Curiosamente, o movimento melhorado ocorreu mesmo que a quantidade de feedback sensorial fornecido pelo AMI seja inferior a 20% daquele normalmente recebido por pessoas que ainda têm a perna inteira, observaram os pesquisadores.

“Uma das principais descobertas aqui é que um pequeno aumento no feedback neural do seu membro amputado pode restaurar a controlabilidade neural biônica significativa, a um ponto em que você permite que as pessoas controlem diretamente neuralmente a velocidade da caminhada, se adaptem a diferentes terrenos e evite obstáculos”, disse o pesquisador-chefe Hyungeun Song, pesquisador de pós-doutorado na área de mídia do MIT. Laboratório.

O objetivo de Herr é, em última análise, “reconstruir” corpos humanos colando próteses aos membros de maneira que os façam parecer naturais e normais.

“O problema dessa abordagem de longo prazo é que o usuário nunca se sentiria incorporado à sua prótese. Eles nunca veriam a prótese como parte do seu corpo, parte de si mesmos”, disse Herr. “A abordagem que estamos adotando é tentar conectar de forma abrangente o cérebro humano à eletromecânica.”

Fontes

  • MIT, comunicado à imprensa, 1º de julho de 2024

    • Isenção de responsabilidade: os dados estatísticos em artigos médicos fornecem tendências gerais e não se referem a indivíduos. Fatores individuais podem variar muito. Sempre procure aconselhamento médico personalizado para decisões individuais de saúde.

    Fonte: HealthDay

    Postou : 2024-07-02 01:15

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