Notícia com publicação científica
Sistema com estimulação elétrica e exoesqueleto auxilia reabilitação pós-AVC
Sistema com algoritmo de aprendizagem rápida de intenções de movimento acelera reabilitação de pacientes pós-AVC

Reprodução, TUM

Paciente com sistema de estimulação elétrica funcional

14 de março de 2025, 11:29

Fonte

Andreas Schmitz, Centro de Comunicação Corporativa da Universidade Técnica de Munique

Publicação Original

Universidade Técnica de Munique

Áreas

Bioeletrônica, Bioengenharia, Biomecânica, Dispositivos Vestíveis, Engenharia Biomédica, Fisioterapia, Neurociências, Neurologia, Reabilitação, Simulação Computacional, Sistemas de Controle

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Resumo

Usando estimulação elétrica funcional em conjunto com um exoesqueleto e algoritmos de controle que recebem sinais de eletromiografia de superfície, pesquisadores conseguiram implementar um sistema que auxilia a reabilitação de pacientes após sofrerem um acidente vascular cerebral.

O sistema, que inclui modelo de aprendizagem rápida para intenções de movimento em conjunto com jogo de computador para estimulação de movimentação do membro superior, pode reconhecer a intenção do usuário e definir a estimulação elétrica necessária para a realização do movimento.

Foco do Estudo

Auxiliar a movimentação de membro superior afetado por AVC através de um sistema composto por exoesqueleto e estimulação elétrica funcional definida por algoritmos de controle.

Por que é importante?

Em indivíduos que sofreram acidente vascular cerebral ou portadores de distúrbios neuromusculares, o comprometimento da função motora pode afetar significativamente as atividades do dia a dia.

A estimulação elétrica funcional é uma das técnicas assistivas e de reabilitação para lidar com essas limitações, porém reconhecer a intenção de movimento do usuário para a aplicação da estimulação correta ainda representa um desafio significativo.

Estudo

Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM), em colaboração com colegas da Clínica Schoen em Bad Aibling, na Alemanha, desenvolveram um sistema que ajuda pacientes em reabilitação após um acidente vascular cerebral (AVC) a reaprender rapidamente movimentos dos braços e mãos paralisados​. O sistema conta com estimulação direcionada dos músculos do antebraço e suporte de um exoesqueleto.

Os pesquisadores usaram estimulação elétrica funcional (FES) para estimular músculos específicos no antebraço. No entanto, a paralisia unilateral após um derrame geralmente afeta não apenas a mão, mas todo o lado do corpo. Por esse motivo, uma parte estrutural do dispositivo sustenta todo o braço até o ombro.

Vinte e quatro pacientes com AVC receberam o sistema completo, que consiste de um exoesqueleto para o braço e ombro em combinação com a estimulação elétrica.

Os pesquisadores aplicaram um ‘modelo de intenção de movimento da mão’ do usuário – na verdade um modelo de regressão logística para classificação da intenção – treinado com sinais de eletromiografia de superfície (sEMG), especificamente para controle contínuo baseado em FES da mão afetada.

Os pesquisadores também usaram um jogo de computador que se adapta automaticamente às capacidades individuais do jogador. O jogo treina a pessoa a segurar e mover os braços logo após uma braçada ou reagindo a bolas coloridas voando em sua direção em velocidades variadas em uma tela. A tarefa é pegar as bolas e combiná-las em caixas codificadas por cores.

Um sistema modular com estimulação elétrica e exoesqueleto nunca existiu. [E o novo sistema] permite que os pacientes que sofreram AVC continuem a treinar em casa sem o apoio de terceiros

Dra. Carmen Krewer, líder do grupo de pesquisa da Clínica Schoen em Bad Aibling

Resultados

Na TUM, a professora Sandra Hirche registrou as necessidades individuais de cada paciente através de um ‘gêmeo digital’ e as colocou em um loop de controle. O ‘gêmeo digital’ é necessário para determinar e fornecer o suporte individualizado para os movimentos dos braços e mãos da pessoa que está passando pela reabilitação. Entre outras coisas, os pesquisadores precisam determinar o quão bem cada paciente consegue mover o braço e a mão.

No caso de um AVC, por exemplo, a paralisia pode ser causada por danos na área motora do cérebro responsável pelo movimento. Entretanto, é impossível prever quão severamente os sinais transmitidos do cérebro para os músculos do antebraço serão prejudicados após o AVC.

Além de informações sobre a atividade muscular no antebraço, os pesquisadores precisam saber com que intensidade os músculos devem ser estimulados em conjunto com a assistência do exoesqueleto.

O estudo demonstrou que o modelo proposto pode aprender a partir de dados limitados e é capaz de reconhecer a intenção do usuário com alta precisão, mesmo durante a estimulação FES simultânea.

Os resultados foram publicados na plataforma IEEE Xplore.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dra. Sandra Hirche

Professora de Sistemas de Controle na Universidade Técnica de Munique

Dra. Carmen Krewer

Pesquisadora da Clínica Schoen em Bad Aibling

Instituições Citadas

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica IEEE Xplore (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade Técnica de Munique (em inglês).

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