Perna biônica está mudando o jogo para amputados

Biomecânicos acabaram de criar um joelho biônico revolucionário que auxilia amputados com uma amplitude de movimento notável. Tradicionalmente, as próteses de perna são um dispositivo externo. O coto do amputado é fixado com um encaixe ao qual um membro robótico é acoplado. Mas agora, pesquisadores do MIT desenvolveram uma prótese que se conecta diretamente ao tecido ósseo e muscular do paciente, e que parece mais uma parte do seu próprio corpo. A nova criação permite que os pacientes andem mais rápido do que conseguiriam com próteses anteriores.

Desde 2017, uma equipe de cientistas do Centro Yang de Biônica do MIT, coliderada pelo biomecânico Hugh Herr, vem trabalhando para desenvolver próteses melhores e mais avançadas, que sejam integradas ao corpo de um amputado.

Em um novo estudo publicado no mês passado na Science, os pesquisadores uniram diferentes tecnologias para criar uma prótese acima do joelho, integrada ao tecido, que dá às pessoas mais controle sobre seus movimentos.

- "“Na verdade, estamos expandindo a definição do que uma prótese pode ser, e é por isso que dizemos que ela é uma prótese integrada ao tecido", disse Tony Shu, principal autor do estudo. - "Há uma parte que você nunca conseguirá remover sem outra cirurgia.""

Tony gosta de pensar na nova prótese como o resultado de três camadas.

A primeira dessas camadas está no nível neuromuscular. Em uma pessoa sem deficiência pelo menos dois músculos se contraem para mover uma articulação, uma relação que os pesquisadores chamam de "agonista-antagonista", ou o fenômeno em que um músculo se estica enquanto outro se contrai.

Essa relação é o que cria a propriocepção, ou a sensação de que, mesmo quando você fecha os olhos e move o cotovelo, por exemplo, você sabe onde seu braço está no espaço.

Em uma amputação tradicional, essa relação é rompida, e os músculos seccionados são usados simplesmente para acolchoar o encaixe da prótese, interrompendo o senso de controle e a propriocepção.

No entanto, quando uma cirurgia é realizada para reconectar músculos seccionados -o que os pesquisadores chamam de interface mioneural agonista-antagonista, ou AMI- a relação natural dos músculos entre si é restaurada.

Em 2024, o laboratório do MIT demonstrou que amputados abaixo do joelho que haviam passado por essa cirurgia especial tinham melhor controle do que os amputados tradicionais.

Desta vez, a equipe de Hugh levou esses avanços um passo adiante, combinando a cirurgia com a segunda camada da nova prótese.

Uma haste de titânio foi inserida no osso residual do amputado, neste caso, um fêmur acima do joelho, para proporcionar mais conforto e melhor controle dos movimentos em comparação com o encaixe tradicional.

A adição também permitiu melhor suporte de carga. No passado, a prótese pressionava os tecidos moles em vez do osso, criando desconforto para os amputados.

Além disso, fios foram conectados a eletrodos implantados no tecido muscular. Esses fios foram então encaminhados para o controlador robótico externo que ajuda a mover a prótese.

A terceira camada da prótese é o que Tony chama de "camada mecatrônica", ou o membro robótico que é então conectado diretamente ao implante de titânio. Segundo ele, esse membro robótico é apenas um recurso secundário às outras duas camadas protéticas integradas ao corpo:

- "Se surgir uma perna melhor daqui a cinco anos, você pode fazer um upgrade", disse Tony. - "Você pode substituir o sistema por uma perna mais rápida e melhor, e ainda terá todos os aspectos de controle."

Os pesquisadores colaboraram estreitamente com cirurgiões do Mass General Brigham, o maior empreendimento de pesquisa hospitalar dos Estados Unidos sem fins lucrativos, para testar o novo dispositivo em dois indivíduos.

Esses indivíduos foram então comparados com oito indivíduos que haviam passado apenas pela cirurgia de IAM e sete indivíduos que não haviam passado nem pela cirurgia nem pelo sistema de integração óssea.

Usando a mesma prótese de joelho em todos os participantes, os cientistas mediram suas habilidades para realizar determinadas tarefas, como subir e descer escadas e evitar obstáculos ao caminhar.

A equipe descobriu que, especialmente em tarefas mais ágeis, os dois participantes que tinham as três camadas protéticas apresentaram melhor desempenho.

Além de medir a capacidade dos pacientes de controlar suas próteses, os pesquisadores também mediram seu senso de corporificação. Em resumo, corporificação inclui a sensação de que a prótese é parte do corpo do paciente e que o indivíduo tem controle sobre ela, que a prótese executa as tarefas que o indivíduo pretende que ela execute.

Para quantificar o senso de corporificação dos pacientes, os pesquisadores distribuíram um questionário que perguntava aos participantes se eles sentiam que tinham autonomia, propriedade e controle sobre suas próteses. Os dois participantes que haviam passado pela cirurgia especial e pelo sistema de implante relataram um nível significativamente maior de corporificação.

O laboratório do MIT vem se movendo na direção da integração de próteses com a mente humana desde 2013. A equipe agora está até pesquisando tecnologias que podem dar aos pacientes o sentido do tato.

- "Quero trabalhar na construção de corpos, não de dispositivos potentes", disse Hugh. - "Quero integrar totalmente a humanidade à eletromecânica, não apenas construir um martelo melhor."