Cientistas desenvolvem sistema robótico vestível para restaurar a função das mãos

Pesquisadores da Universidade Médica de Viena, em colaboração com a ETH Zurique, a Universidade Técnica de Munique e a Faculdade de Medicina de Belgrado, desenvolveram um sistema neurorobótico vestível que combina neuroestimulação elétrica com exoesqueletos manuais. Num ensaio clínico envolvendo 14 pacientes com deficiências nas mãos causadas por lesões neurológicas, a tecnologia apoiou a mobilidade dos dedos, a percepção táctil e o controlo da preensão. Os resultados demonstram o potencial dos sistemas de assistência personalizados para pessoas que convivem com as consequências de lesões na medula espinhal ou no cérebro. O estudo foi publicado recentemente na revista Science Advances.

Os movimentos das mãos e o sentido do tato são essenciais para as atividades cotidianas, como agarrar, comer, vestir-se ou higiene pessoal. No entanto, após danos na central sistema nervosoas deficiências motoras e sensoriais da mão geralmente persistem. A reabilitação convencional pode alcançar melhorias, mas nem sempre conduz à restauração suficiente da função da mão. Há, portanto, uma grande necessidade de tecnologias assistivas adequadas ao uso diário.

Uma equipe de pesquisa liderada pela diretora de estudo Stanisa Raspopovic, do Centro de Física Médica e Engenharia Biomédica da MedUni Viena, desenvolveu o sistema “SensoExo” para ajudar pessoas com deficiências sensório-motoras nas mãos. Ele combina um exoesqueleto de mão vestível com uma capa de neuroestimulação personalizada. A manga estimula nervos e músculos específicos do antebraço através da pele. Sensores nos dedos detectam forças de toque e preensão e traduzem essas informações em estimulação elétrica, fornecendo aos usuários feedback tátil. Além disso, a estimulação elétrica funcional pode ajudar os usuários a abrir e fechar os dedos com mais facilidade.

Nosso objetivo não era apenas fornecer suporte mecânico para o movimento, mas também restaurar o sentido do tato. A interação de força, movimento e sensação de tato é crucial, especialmente durante a preensão. Sem feedback sobre a firmeza com que um objeto está sendo segurado, a função da mão permanece significativamente limitada na vida cotidiana”.

Stanisa Raspopovic, Centro de Física Médica e Engenharia Biomédica, MedUni Viena

Apoio individualizado dependendo da deficiência

O sistema foi testado em 14 pacientes com deficiências neurológicas nas mãos. Todos os participantes do estudo exibiram déficits sensoriais e, portanto, receberam feedback tátil por meio de estimulação elétrica nervosa transcutânea. Em sete indivíduos com deficiências motoras particularmente graves, a estimulação elétrica muscular funcional também foi utilizada para apoiar a abertura das mãos e a força de preensão.

O estudo comparou três condições: sem suporte, suporte apenas de um exoesqueleto e o uso combinado de um exoesqueleto e neuroestimulação. Oito dos 14 participantes também completaram tarefas funcionais de agarrar e soltar objetos volumosos e frágeis. Esta investigação revelou que a combinação de exoesqueleto e neuroestimulação proporcionou benefícios adicionais em comparação com um exoesqueleto sozinho. Em pacientes com comprometimento motor grave, o SensoExo melhorou a mobilidade dos dedos em maior extensão do que o exoesqueleto sozinho. O feedback tátil mediado artificialmente também aumentou as áreas da mão onde as sensações de toque podiam ser percebidas.

“Os resultados mostram que a assistência motora e o feedback sensorial devem ser considerados em conjunto”, explica a autora principal Andrea Cimolato, do Centro de Física Médica e Engenharia Biomédica da MedUni Viena. “O sistema pode ser adaptado dependendo do perfil de deficiência do indivíduo. Pessoas com deficiências motoras mais graves beneficiaram particularmente de apoio motor adicional, enquanto aquelas com perda sensorial pronunciada usaram o feedback sensorial para agarrar objetos frágeis com mais precisão.”

Melhor compreensão de objetos do cotidiano

Nos testes funcionais, os participantes que usaram o SensoExo obtiveram as maiores taxas de sucesso ao agarrar e transportar objetos. Com objetos volumosos, a estimulação muscular apoiou a força de preensão. Com objetos frágeis, o feedback sensorial ajudou a evitar a aplicação de muita pressão.

“Atualmente, a tecnologia é um protótipo e não um dispositivo médico totalmente desenvolvido para uso diário”, enfatiza Raspopovic. “No entanto, o estudo fornece evidências clínicas precoces de que a neuroestimulação não invasiva combinada com a robótica vestível pode formar uma base realista para futuros sistemas de assistência personalizados”.

Além da MedUni Viena, as equipes de pesquisa de Lorenzo Masia, da Universidade Técnica de Munique, e Olivier Lambercy, da ETH Zurich, desenvolveram exoesqueletos, enquanto a equipe de Ljubica Kostadinovic, da Faculdade de Medicina de Belgrado, apoiou as avaliações clínicas. Investigações futuras envolvendo grupos maiores de pacientes, agrupados mais especificamente de acordo com o tipo e gravidade dos seus sintomas, ajudarão a determinar a robustez destes efeitos e a avaliar até que ponto tais sistemas podem ser integrados na reabilitação e na vida quotidiana a longo prazo.