Sensores Magnéticos Oferecem Precisão Aprimorada para 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. A maioria dos membros protéticos é controlada usando eletromiografia — uma forma de registrar atividade elétrica dos músculos — mas esta abordagem fornece apenas controle limitado da prótese.

Pesquisadores desenvolveram uma abordagem alternativa que poderia oferecer controle muito mais preciso de membros protéticos. Após inserir pequenas esferas magnéticas em tecido muscular dentro do muco amputado, eles podem medir precisamente o comprimento de um músculo conforme ele contrai e este feedback pode ser retransmitido para uma prótese biônica dentro de milissegundos. A estratégia, chamada magnetomicrometria (MM), pode fornecer medições musculares rápidas e precisas.

Com dispositivos protéticos existentes, medições elétricas dos músculos de uma pessoa são obtidas usando eletrodos que podem ser anexados à superfície da pele ou cirurgicamente implantados no músculo. O último procedimento é altamente invasivo e custoso mas fornece medições um pouco mais precisas. Em qualquer caso, eletromiografia (EMG) oferece informação apenas sobre atividade elétrica dos músculos, não seu comprimento ou velocidade.

A nova estratégia baseia-se na ideia de que se sensores pudessem medir o que músculos estão fazendo, essas medições ofereceriam controle mais preciso de uma prótese. Para alcançar isso, os pesquisadores inseriram pares de ímãs em músculos. Medindo como os ímãs se movem relativos uns aos outros, eles podem calcular o quanto os músculos estão contraindo e a velocidade de contração.

Para controle de um membro protético, estas medições poderiam ser alimentadas em um modelo computacional que prediz onde o membro fantasma do paciente estaria no espaço, baseado nas contrações do músculo remanescente. Esta estratégia direcionaria o dispositivo protético a mover da forma que o paciente quer, correspondendo à imagem mental que eles têm de sua posição de membro. Através de modelagem matemática do membro inteiro, os pesquisadores podem calcular posições e velocidades alvo das juntas protéticas a serem controladas e então um controlador robótico simples pode controlar essas juntas.

Os pesquisadores imaginam que os sensores usados para controlar os membros protéticos poderiam ser colocados em roupas, anexados à superfície da pele, ou afixados do lado de fora de uma prótese.

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

Essencialmente, os ímãs e o exoesqueleto atuam como um músculo artificial que amplificará a saída dos músculos biológicos no membro afetado por AVC. Outra vantagem da abordagem MM é que é minimamente invasiva. Uma vez inseridos no músculo, as esferas poderiam permanecer no lugar por uma vida inteira sem precisar ser substituídas.