Pesquisadores do Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, desenvolveram um joelho biônico que pode ajudar pessoas com amputações a andar mais rápido, subir escadas e evitar obstáculos com mais facilidade do que com uma prótese tradicional. O protótipo foi publicado na revista Science.
Diferentemente das próteses em que o membro residual fica dentro de um encaixe, o novo sistema é diretamente integrado ao tecido muscular e ósseo do usuário. Isso permite maior estabilidade e proporciona mais controle sobre o movimento do joelho biônico. Participantes de um pequeno estudo clínico também relataram que o membro parecia mais parte do próprio corpo, em comparação com pessoas que passaram por amputações tradicionais.
“Uma prótese integrada ao tecido — ancorada ao osso e controlada diretamente pelo sistema nervoso — não é meramente um dispositivo separado e sem vida, mas sim, um sistema cuidadosamente integrado à fisiologia humana, oferecendo um nível maior de incorporação protética”, afirma Hugh Herr, autor senior do estudo. “Não é simplesmente uma ferramenta que o ser humano utiliza, mas sim, uma parte integrante de si”, diz o cientista, que desenvolveu o projeto com o candidato a PhD Tony Shu.
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Em uma amputação tradicional, pares de músculos que se alternam entre alongamento e contração são geralmente seccionados, interrompendo a relação agonista-antagonista normal dos músculos. Essa abordagem torna muito difícil para o sistema nervoso perceber a posição de um músculo e a velocidade de sua contração.
Na nova técnica cirúrgica, conhecida como interface mioneuronal agonista-antagonista (AMI), os pares de músculos são reconectados durante a cirurgia para que ainda se comuniquem dinamicamente entre si dentro do membro residual. O feedback sensorial ajuda o usuário da prótese a decidir como mover o membro e também gera sinais elétricos que podem ser usados para controlá-lo.
Controle
Os pesquisadores desenvolveram um procedimento para inserir uma haste de titânio no osso residual do fêmur no local da amputação. O implante permite melhor controle mecânico e suporte de carga do que uma prótese tradicional. Além disso, contém 16 fios que coletam informações de eletrodos localizados nos músculos do AMI dentro do corpo, o que permite uma transdução mais precisa dos sinais provenientes dos músculos.
O sistema integrado ao osso, conhecido como e-OPRA, transmite os sinais do AMI para um novo controlador robótico desenvolvido especificamente para o estudo. As informações são usadas para calcular o torque necessário para mover a prótese da maneira que o usuário deseja. “Todas as partes trabalham em conjunto para melhor inserir e retirar informações do corpo e interagir mecanicamente com o dispositivo”, diz Shu.
O procedimento de IAM agora é realizado rotineiramente em pacientes com amputações abaixo do joelho no Hospital Brigham and Women’s, em Boston, e Herr espera que em breve se torne o padrão também para amputações acima dessa parte do corpo. O sistema combinado de OMP precisará de ensaios clínicos mais amplos para receber a aprovação para uso comercial, o que pode levar cerca de cinco anos.
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