Pela primeira vez, uma pessoa com amputação de braço pode controlar cada dedo de uma mão biônica
PorEspaço Científico-
Pessoa com amputação acima do cotovelo usando a prótese de braço neuromusculoesquelética autocontida com 4,5 Graus de Liberdade para realizar tarefas representativas da vida diária. Créditos: Center for Bionics and Pain Research
Graças aos avanços revolucionários da cirurgia e da engenharia que fundem perfeitamente os seres humanos com as máquinas, este avanço oferece uma nova esperança e possibilidades para as pessoas com amputações em todo o mundo. O estudo apresenta o primeiro caso documentado de um indivíduo cujo corpo foi modificado cirurgicamente para incorporar sensores implantados e um implante esquelético. Os algoritmos de IA então traduziram as intenções do usuário em movimento da prótese.
As próteses de membros são a solução mais comum para substituir uma extremidade perdida. No entanto, eles são difíceis de controlar e muitas vezes não confiáveis com apenas alguns movimentos disponíveis. Os músculos remanescentes do membro residual são a fonte preferencial de controle para mãos biônicas. Isso ocorre porque os pacientes podem contrair músculos à vontade, e a atividade elétrica gerada pelas contrações pode ser usada para dizer à mão protética o que fazer, por exemplo, abrir ou fechar. Um grande problema em níveis mais altos de amputação, como acima do cotovelo, é que não restam muitos músculos para comandar as muitas articulações robóticas necessárias para realmente restaurar a função de um braço e mão.
Uma equipe multidisciplinar de cirurgiões e engenheiros contornou esse problema reconfigurando o membro residual e integrando sensores e um implante esquelético para se conectar com uma prótese elétrica e mecanicamente. Ao dissecar os nervos periféricos e redistribuí-los para novos alvos musculares usados como amplificadores biológicos, a prótese biônica agora pode acessar muito mais informações para que o usuário possa comandar muitas articulações robóticas à vontade.
A pesquisa foi liderada pelo professor Max Ortiz Catalan, diretor fundador do Centro de Pesquisa em Biônica e Dor (CBPR) na Suécia, chefe de pesquisa de próteses neurais no Instituto Bionics na Austrália e professor de biônica na Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia.
"Neste artigo, mostramos que religar nervos a diferentes alvos musculares de forma distribuída e simultânea não só é possível, mas também propício 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 então conectamos ao sistema eletrônico da prótese através de uma interface osseointegrada. Os algoritmos de IA cuidam do resto."
Os membros protéticos são comumente fixados ao corpo por um alvéolo que comprime o membro residual causando desconforto e é mecanicamente instável. Uma alternativa à fixação do alvéolo é usar um implante de titânio colocado dentro do osso residual que fica fortemente ancorado - isso é conhecido como osseointegração. Essa 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. Esta conquista é baseada em mais de 30 anos de desenvolvimento gradual do conceito, nos quais tenho orgulho de ter contribuído", comenta o Dr. Rickard Brånemark, pesquisador afiliado do MIT, professor associado da Universidade de Gotemburgo, CEO da Integrum, especialista em osseointegração para próteses de membros, que conduziu o implante da interface.
A cirurgia ocorreu no Hospital Universitário Sahlgrenska, na Suécia, onde está localizado 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 empreendemos junto com os engenheiros biônicos da CBPR nos permitiu combinar novas técnicas microcirúrgicas com sofisticados eletrodos implantados que fornecem controle com um único dedo de um braço protético, bem como feedback sensorial. Pacientes que sofreram amputação de braço agora podem ver um futuro melhor", diz Sassu, que atualmente trabalha no Istituto Ortopedico Rizzoli, na Itália.
O artigo da Science Translational Medicine ilustra como os nervos transferidos se conectaram progressivamente aos seus novos músculos hospedeiros. Uma vez que o processo de inervação avançou o suficiente, os pesquisadores os conectaram à prótese para que o paciente pudesse controlar cada dedo de uma mão protética como se fosse sua (vídeo: https://youtu.be/FdDdZQg58kc). Os pesquisadores também demonstraram como o sistema responde em atividades da vida diária (vídeo: https://youtu.be/yC24WRoGIe8) e estão atualmente no processo de melhorar ainda mais a controlabilidade da mão biônica.
Referência da pesquisa: Jan Zbinden, Paolo Sassu, Enzo Mastinu, Eric J. Earley, Maria Munoz-Novoa, Rickard Brånemark, Max Ortiz-Catalão. Melhor controle de um membro protético criando cirurgicamente construções eletro-neuromusculares com eletrodos implantados. Medicina Translacional em Ciência, 2023; 15 (704) DOI: 10.1126/scitranslmed.abq3665
