Dispositivo vestível robótico macio restaura a função do braço para pessoas com esclerose lateral amiotrófica

Cerca de 30.000 pessoas nos EUA são afetadas pela esclerose lateral amiotrófica (ALS), também conhecida como doença de Lou Gehrig, uma condição neurodegenerativa que danifica as células do cérebro e da medula espinhal necessárias para o movimento.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e do Massachusetts General Hospital (MGH) desenvolveu um wearable robótico macio capaz de auxiliar significativamente braço superior e movimento do ombro em pessoas com ELA.

“Este estudo nos dá esperança de que a tecnologia vestível de robótica leve possa nos ajudar a desenvolver novos dispositivos capazes de restaurar as habilidades funcionais dos membros em pessoas com ELA e outras doenças que roubam a mobilidade dos pacientes”, disse Conor Walsh, autor sênior do estudo. Ciência Medicina Translacional papel relatando o trabalho da equipe. Walsh é o professor Paul A. Maeder de Engenharia e Ciências Aplicadas na SEAS, onde lidera o Harvard Biodesign Lab.

O protótipo assistivo é macio, baseado em tecido e alimentado sem fio por uma bateria.

“Essa tecnologia é bastante simples em sua essência”, diz Tommaso Proietti, primeiro autor do artigo e ex-pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Walsh, onde o wearable foi projetado e construído. “É basicamente uma camisa com alguns atuadores infláveis ​​semelhantes a balões sob a axila. O balão pressurizado ajuda o usuário a combater a gravidade para mover o braço e o ombro”.

Para ajudar os pacientes com ELA, a equipe desenvolveu um sistema de sensor que detecta o movimento residual do braço e calibra a pressurização apropriada do atuador do balão para mover o braço da pessoa de forma suave e natural. Os pesquisadores recrutaram dez pessoas que vivem com ELA para avaliar o quão bem o dispositivo pode estender ou restaurar seus movimentos e qualidade de vida.

A equipe descobriu que o wearable robótico macio – após um processo de calibração de 30 segundos para detectar o nível único de mobilidade e força de cada usuário – melhorou a amplitude de movimento dos participantes do estudo, reduziu a fadiga muscular e aumentou o desempenho de tarefas como segurar ou alcançar objetos . Os participantes levaram menos de 15 minutos para aprender a usar o dispositivo.

“Esses sistemas também são muito seguros, intrinsecamente, porque são feitos de tecido e balões infláveis”, diz Proietti. “Ao contrário dos robôs rígidos tradicionais, quando um robô macio falha, significa que os balões simplesmente não inflam mais. Mas o usuário não corre o risco de se machucar com o robô.”

Walsh diz que o wearable macio é leve no corpo, parecendo uma roupa para o usuário. “Nossa visão é que esses robôs funcionem como roupas e sejam confortáveis ​​de usar por longos períodos de tempo”, diz ele.

Sua equipe está colaborando com o neurologista David Lin, diretor da Clínica de Neurorecuperação do MGH, em aplicações de reabilitação para pacientes que sofreram um derrame. A equipe também vê aplicações mais amplas da tecnologia, inclusive para aqueles com medula espinhal lesões ou distrofia muscular.

“Enquanto trabalhamos para desenvolver novos tratamentos modificadores de doenças que irão prolongar expectativa de vidaé imperativo também desenvolver ferramentas que possam melhorar a independência dos pacientes com atividades diárias”, diz Sabrina Paganoni, uma das coautoras do artigo, que é médica-cientista do MGH’s Healey & AMG Center for ALS e professora associada do Spaulding Rehabilitation Hospital/Harvard Medical School.

O protótipo atual desenvolvido para ALS só foi capaz de funcionar em participantes do estudo que ainda tinham alguns movimentos residuais na área do ombro. ALS, no entanto, normalmente progride rapidamente dentro de dois a cinco anos, tornando os pacientes incapazes de se mover e, eventualmente, incapazes de falar ou engolir. Em parceria com o neurologista Leigh Hochberg, do MGH, investigador principal do BrainGate Neural Interface System, a equipe está explorando possíveis versões de dispositivos vestíveis assistivos cujos movimentos podem ser controlados por sinais no cérebro. Tal dispositivo, eles esperam, pode algum dia ajudar no movimento de pacientes que não têm mais nenhuma atividade muscular residual.

O feedback dos participantes do estudo ALS foi inspirador, comovente e motivador, diz Proietti.

“Olhar nos olhos das pessoas enquanto realizavam tarefas e experimentavam o movimento usando o wearable, ouvindo o feedback de que estavam muito felizes por repentinamente mover o braço de uma maneira que não conseguiam há anos, foi um sentimento muito agridoce.”

A equipe está ansiosa para que essa tecnologia comece a melhorar a vida das pessoas, mas alerta que ainda está na fase de pesquisa, a muitos anos de lançar um produto comercial.

“Os wearables robóticos macios são um avanço importante no caminho para a função verdadeiramente restaurada para pessoas com ELA. Somos gratos a todas as pessoas que vivem com ELA que participaram deste estudo: é somente por meio de seus esforços generosos que podemos progredir e desenvolver novas tecnologias “, diz Paganoni.

O Escritório de Desenvolvimento Tecnológico de Harvard protegeu o propriedade intelectual decorrente deste estudo e está explorando oportunidades de comercialização.

Autores adicionais incluem Ciaran O’Neill, Lucas Gerez, Tazzy Cole, Sarah Mendelowitz, Kristin Nuckols e Cameron Hohimer.