Ímãs melhoram o controle de membros protéticos

Para pessoas com membros protéticos, um dos maiores desafios é controlar a prótese para que ela se mova da mesma forma que um membro natural faria. A maioria dos membros protéticos é controlada usando eletromiografia – uma forma de registrar a atividade elétrica dos músculos – mas essa abordagem fornece apenas controle limitado da prótese.

Os pesquisadores desenvolveram uma abordagem alternativa que poderia oferecer um controle muito mais preciso dos membros protéticos. Depois de inserir pequenas esferas magnéticas no tecido muscular dentro do resíduo amputado, eles podem medir com precisão o comprimento de um músculo à medida que ele se contrai e esse feedback pode ser retransmitido para uma prótese biônica em milissegundos. A estratégia, chamada de magnetomicrometria (MM), pode fornecer medições musculares rápidas e precisas.

Com os dispositivos protéticos existentes, as medições elétricas dos músculos de uma pessoa são obtidas usando eletrodos que podem ser fixados na superfície da pele ou implantados cirurgicamente no músculo. O último procedimento é altamente invasivo e caro, mas fornece medições um pouco mais precisas. Em ambos os casos, a eletromiografia (EMG) oferece informações apenas sobre a atividade elétrica dos músculos, não sobre seu comprimento ou velocidade.

A nova estratégia baseia-se na ideia de que, se os sensores pudessem medir o que os músculos estão fazendo, essas medidas ofereceriam um controle mais preciso de uma prótese. Para conseguir isso, os pesquisadores inseriram pares de ímãs nos músculos. Ao medir como os ímãs se movem um em relação ao outro, eles podem calcular o quanto os músculos estão se contraindo e a velocidade da contração.

Para o controle de um membro protético, essas medidas podem ser inseridas em um modelo de computador que prevê onde o membro fantasma do paciente estaria no espaço, com base nas contrações do músculo restante. Essa estratégia direcionaria o dispositivo protético a se mover da maneira que o paciente deseja, combinando com a imagem mental que ele tem da posição do membro. Por meio de modelagem matemática de todo o membro, os pesquisadores podem calcular as posições e velocidades alvo das articulações protéticas a serem controladas e, em seguida, um simples controlador robótico pode controlar essas articulações.

Os pesquisadores imaginam que os sensores usados ​​para controlar os membros protéticos podem ser colocados em roupas, presos à superfície da pele ou afixados na parte externa de uma prótese.

O MM também pode ser usado para melhorar o controle muscular obtido com uma técnica chamada estimulação elétrica funcional, que agora é usada para ajudar a restaurar a mobilidade em pessoas com lesões na medula espinhal. Outro uso possível para esse tipo de controle magnético seria guiar exoesqueletos robóticos, que podem ser presos a um tornozelo ou outra articulação para ajudar pessoas que sofreram um derrame ou desenvolveram outros tipos de fraqueza muscular.

Essencialmente, os ímãs e o exoesqueleto agem como um músculo artificial que amplificará a saída dos músculos biológicos no membro afetado pelo derrame. Outra vantagem da abordagem MM é que ela é minimamente invasiva. Uma vez inseridos no músculo, os grânulos podem permanecer no local por toda a vida sem precisar ser substituídos.