Ciência

Pesquisadores do ISD desenvolvem eletroestimulador com sistema de controle para auxiliar na reabilitação


Criar um sistema capaz de produzir movimentos controlados para auxiliar no processo de reabilitação, a partir de comandos de um computador, é o objetivo da equipe de estudantes de Neuroengenharia coordenada pelo professor-pesquisador André Dantas, do Instituto Santos Dumont (ISD), em Macaíba (RN). Diante dos elevados custos dos aparelhos mecânicos, como exoesqueletos, utilizados para reabilitar indivíduos com lesão medular, por exemplo, o pesquisador voltou-se para a eletroestimulação funcional, uma das abordagens mais utilizadas no mundo para ajudar na recuperação de movimentos. O projeto, que possui várias etapas, deu mais um passo em direção à concretização com um artigo científico publicado na revista internacional Sensors. Assinado pelo mestre em Neuroengenharia pelo ISD, Túlio Fernandes de Almeida e pelo mestrando na mesma área, Luiz Henrique Bertucci, o artigo “Development of an IoT Electrostimulator with Closed-Loop Control” [“Desenvolvimento de um eletroestimulador IdC com controle de malha fechada”, em tradução livre] foi publicado na primeira semana de maio pelo periódico, e traz inovações que poderão contribuir para o avanço das técnicas e métodos de reabilitação. 

A eletroestimulação funcional é uma forma de tratamento que, a partir de uma corrente elétrica de baixa frequência, provoca contração de músculos enfraquecidos ou paralisados. Ela costuma ser utilizada por fisioterapeutas em pacientes que tiveram lesões medulares, Acidentes Vasculares Encefálicos (AVE) e outros traumas e condições que possam afetar os movimentos. Apesar de ser uma técnica utilizada de maneira ampla nas clínicas, o trabalho desenvolvido pelos pesquisadores do ISD traz uma inovação: a capacidade de controlar e determinar precisamente o movimento desejado por computador. 

“Uma das dificuldades que temos quando vamos trabalhar no processo de reabilitação é executar movimentos funcionais. Quando a gente tem uma lesão medular, na maioria das vezes, perdemos os movimentos e a capacidade de ativação do controle muscular. Então, para restaurar a saúde muscular e a integridade óssea, é interessante fazermos movimentos funcionais”, explica Túlio. Com o dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores, isso não será um problema: a ideia é que os fisioterapeutas consigam inserir com facilidade protocolos de reabilitação com movimentos e exercícios específicos, que poderão ser facilmente acessados dentro do sistema e utilizados na reabilitação. “Com o suporte de outras técnicas, acreditamos que isso será capaz de reproduzir até mesmo movimentos mais complexos, como a pedalada e a caminhada, por exemplo”, completa o neuroengenheiro.  

Com formação nas áreas de Engenharia da Computação e Engenharia Elétrica, o professor-pesquisador André Dantas relata que o processo de desenvolvimento da tecnologia avançou, mas ainda não está concluído. O primeiro passo dado veio com a publicação do artigo fruto da pesquisa de Mestrado de Túlio, em 2021, que trouxe o desenvolvimento de sensores capazes de mensurar os ângulos das articulações.

O artigo intitulado “Development of low-cost open-source measurement system for joint angles estimation” [“Desenvolvimento de sistema de medição de código aberto de baixo custo para estimativa de ângulos articulares”, em tradução livre], também foi publicado na revista Sensors, e trouxe o recurso que é muito utilizado na produção de filmes de animação para dar exatidão aos movimentos, para o âmbito da reabilitação, focando em aspectos como o baixo custo e a facilidade de utilização. 

A partir dos sensores, eles puderam coletar informações sobre os movimentos das articulações e adicioná-las ao sistema de eletroestimulação para, a partir disso, conseguir emitir comandos simples através do computador para realizar os movimentos funcionais, parte que integra o projeto do engenheiro eletricista Luiz Henrique Bertucci. Os testes feitos em indivíduos saudáveis, relata André, foram promissores. “A ideia é que a gente agora já consiga estabelecer um exercício e fazer com que a movimentação de articulação siga aquele exercício determinado pelo profissional”. 

Internet das coisas

Uma ferramenta importante na criação do dispositivo foi a internet das coisas (IdC). A internet das coisas consiste em uma rede de objetos físicos capazes de reunir e transmitir dados, e faz com que objetos do dia-a-dia possam, através da conexão à internet, compartilhar informações e gerar feedbacks. “Esse ponto foi fundamental para que pudéssemos desenvolver um dispositivo que se comunica em tempo real com interface e sensores, gerando um trabalho com controle integrado”, relata Luiz  Bertucci. 

Graças à utilização desse método, o dispositivo consegue criar um ambiente de reabilitação no qual os exercícios são mensurados em tempo real através de um sensor. “O fato de saber exatamente os movimentos realizados nos permite aplicar um controle sobre essa terapia, aumentando a qualidade do resultado para o paciente”, completa o engenheiro eletricista. 

Trabalho multiprofissional

O trabalho desenvolvido pelos pesquisadores foi fruto da interdisciplinaridade. Fisioterapeutas, engenheiros eletricistas, engenheiros biomédicos e da computação se uniram para tentar encontrar uma linguagem comum a fim de trazer as problemáticas identificadas na clínica para o laboratório, e serem capazes de produzir uma resposta utilizando técnicas diversas da engenharia e da computação. 

No caso de Túlio, que é fisioterapeuta de formação, foi necessário desenvolver habilidades que antes ele não dominava, como programação e conhecimentos específicos sobre hardware, por exemplo. “Às vezes, a gente faz esse encontro mas não conseguimos falar em línguas parecidas do que a reabilitação precisa e no que a computação pode agregar. Então, conhecendo um pouco mais sobre cada área, conseguimos falar uma linguagem comum e desenvolver soluções”, afirma.  

Um dos principais objetivos do programa de Mestrado em Neuroengenharia do Instituto Santos Dumont, que possui estudantes vindos de diversas áreas, como Fonoaudiologia, Fisioterapia, Terapia Ocupacional, Ciência da Computação e várias áreas das Engenharias, é criar uma base comum de conhecimentos para que esses diversos campos sejam capazes de se comunicar no afã de desenvolver soluções cada vez mais completas para a população.

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