Sensor vestível ajuda pacientes com ELA a se comunicarem

Pessoas com esclerose lateral amiotrófica (ELA) sofrem de um declínio gradual em sua capacidade de controlar seus músculos. Como resultado, muitas vezes perdem a capacidade de falar, dificultando a comunicação com os outros. Uma equipe de pesquisadores projetou um dispositivo elástico semelhante à pele que pode ser anexado ao rosto de um paciente para medir pequenos movimentos, como uma contração muscular ou um sorriso. Usando essa abordagem, os pacientes podem comunicar uma variedade de sentimentos com pequenos movimentos que são medidos e interpretados pelo dispositivo.

Os pesquisadores esperam que o dispositivo permita que os pacientes se comuniquem de maneira mais natural, sem ter que lidar com equipamentos volumosos. O sensor macio, descartável e vestível é fino e pode ser camuflado com maquiagem para combinar com qualquer tom de pele, tornando-o discreto. A versão inicial do dispositivo foi testada em dois pacientes com ELA e mostrou que podia distinguir com precisão três expressões faciais diferentes – sorriso, boca aberta e lábios franzidos.

O dispositivo consiste em quatro sensores piezoelétricos embutidos em um fino filme de silicone. Os sensores, feitos de nitreto de alumínio, podem detectar a deformação mecânica da pele e convertê-la em uma tensão elétrica que pode ser facilmente medida. Todos esses componentes são fáceis de produzir em massa, então os pesquisadores estimam que cada dispositivo custaria cerca de US$ 10.

A equipe usou um processo chamado correlação de imagens digitais em voluntários saudáveis ​​para ajudá-los a selecionar os locais mais úteis para colocar o sensor. Eles pintaram um padrão aleatório de manchas em preto e branco no rosto e, em seguida, tiraram muitas imagens da área com várias câmeras enquanto os sujeitos realizavam movimentos faciais, como sorrir, contrair a bochecha ou murmurar a forma de certas letras. As imagens foram processadas por um software que analisa como os pequenos pontos se movem em relação uns aos outros para determinar a quantidade de tensão experimentada em uma única área.

Eles também usaram as medições de deformações da pele para treinar um algoritmo de aprendizado de máquina para distinguir entre sorriso, boca aberta e lábios franzidos. Usando esse algoritmo, eles testaram os dispositivos com dois pacientes com ELA e conseguiram atingir cerca de 75% de precisão na distinção entre esses diferentes movimentos. A taxa de precisão em indivíduos saudáveis ​​foi de 87%.

Com base nesses movimentos faciais detectáveis, uma biblioteca de frases ou palavras pode ser criada para corresponder a diferentes combinações de movimentos. Tecnicamente, milhares de mensagens poderiam ser criadas. As informações do sensor são enviadas para uma unidade de processamento portátil que as analisa usando o algoritmo treinado para distinguir os movimentos faciais. No protótipo atual, esta unidade é conectada ao sensor, mas a conexão também pode ser feita sem fio para facilitar o uso.

Além de ajudar os pacientes a se comunicarem, o dispositivo também pode ser usado para rastrear a progressão da doença de um paciente ou para medir se os tratamentos que estão recebendo estão surtindo algum efeito.