Sistema Baseado em Magnetismo Ajuda Pessoas a Controlar Robótica Vestível

Uma equipe de pesquisadores do MIT desenvolveu uma forma inovadora de monitorar movimentos musculares. De acordo com a equipe, esse novo sistema tornará mais fácil para as pessoas controlarem membros prostéticos e outros dispositivos robóticos vestíveis.

Dois artigos de pesquisa foram publicados no jornal Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.

O sistema baseado em magnetismo foi comprovado ser altamente preciso e seguro, e pode rastrear o comprimento dos músculos durante o movimento. A equipe realizou estudos em animais e demonstrou que a estratégia poderia ser usada para ajudar indivíduos com dispositivos prostéticos a controlá-los de uma maneira mais natural.

Cameron Taylor é um cientista de pesquisa do MIT e coautor principal da pesquisa.

“Esses resultados recentes demonstram que essa ferramenta pode ser usada fora do laboratório para rastrear o movimento muscular durante a atividade natural, e também sugerem que implantes magnéticos são estáveis e biocompatíveis e que não causam desconforto”, disse Taylor.

Medindo Músculos Durante Movimentos Naturais

A pesquisa mostrou que eles poderiam medir com precisão os comprimentos dos músculos da panturrilha de perus enquanto realizavam vários movimentos naturais, como correr e pular. Eles mediram esses movimentos com pequenas contas magnéticas, que foram demonstradas não causar inflamação ou outros efeitos adversos após serem implantadas no músculo.

Hugh Herr é professor de artes e ciências da mídia, codiretor do K. Lisa Yang Center for Bionics no MIT e membro associado do Instituto de Pesquisa do Cérebro McGovern do MIT.

“Estou muito animado com o potencial clínico dessa nova tecnologia para melhorar o controle e a eficácia de membros biónicos para pessoas com perda de membros”, diz Herr.

Os membros prostéticos atuais são usualmente controlados com uma abordagem chamada eletromiografia de superfície (EMG). Nessa abordagem, eletrodos fixados à superfície da pele ou implantados no músculo residual do membro amputado podem medir sinais elétricos dos músculos de um indivíduo. Essas medições são então alimentadas no prótese para ajudar a pessoa a controlá-lo.

A abordagem EMG tem algumas limitações. Por um lado, ela não leva em conta nenhuma informação sobre o comprimento ou velocidade muscular, ambos os quais poderiam tornar os movimentos prostéticos mais precisos.

Estratégia de Magnetomicrometria

A estratégia da equipe do MIT se baseia em uma abordagem chamada magnetomicrometria, que aproveita os campos magnéticos permanentes ao redor das pequenas contas implantadas em um músculo. Um pequeno sensor é fixado na parte externa do corpo, e o sistema pode rastrear as distâncias entre os dois ímãs. Os ímãs se aproximam quando um músculo se contrai e se afastam quando se flexiona.

Os pesquisadores demonstraram que esse sistema pode medir com precisão movimentos naturais em um ambiente não laboratorial. Eles criaram um obstáculo de rampas que os perus podiam subir. Eles também construíram caixas para os perus pularem para cima e para baixo. Com o sensor magnético, a equipe pode rastrear os movimentos musculares durante as atividades e concluiu que o sistema pode calcular os comprimentos musculares em menos de um milissegundo.

O novo sistema é muito mais eficiente do que a abordagem tradicional que depende de equipamentos de raios-X de grande porte.

“Nós somos capazes de fornecer funcionalidade de rastreamento de comprimento muscular do equipamento de raios-X de tamanho de sala usando um pacote muito menor e portátil, e somos capazes de coletar os dados continuamente em vez de ser limitado a explosões de 10 segundos que a fluoromicrometria é limitada”, diz Taylor.

Sem Efeitos Negativos ou Prejudiciais

Em um segundo estudo relacionado à pesquisa, a equipe encontrou que os ímãs não geraram cicatrizes de tecido, inflamação ou outros efeitos prejudiciais. Ele também sugeriu que os implantes magnéticos não causaram desconforto para os perus.

Os implantes foram mostrados para permanecer estáveis por oito meses, e não migraram um para o outro desde que foram colocados a pelo menos três centímetros de distância.

“Ímãs não requerem uma fonte de alimentação externa, e após implantá-los no músculo, eles podem manter a força total de seu campo magnético durante a vida útil do paciente”, diz Taylor.

Os pesquisadores agora buscarão a aprovação da FDA para testar o sistema em humanos.

“O lugar onde essa tecnologia atende a uma necessidade é em comunicar esses comprimentos e velocidades musculares a um robô vestível, para que o robô possa realizar de uma maneira que trabalhe em conjunto com o ser humano”, diz Taylor. “Esperamos que a magnetomicrometria permita que uma pessoa controle um robô vestível com o mesmo nível de confort e facilidade que alguém controlaria seu próprio membro.”