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Uma pesquisa inovadora desenvolveu uma peça de roupa robótica macia que reduz significativamente os episódios de congelamento em pacientes com doença de Parkinson, oferecendo uma nova abordagem promissora para o tratamento e compreensão da doença. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com
O exosuit robótico eliminou o congelamento da marcha, um sintoma comum e altamente debilitante.
O congelamento é um dos sintomas mais comuns e debilitantes da doença de Parkinson, uma doença neurodegenerativa que afeta mais de 9 milhões de pessoas em todo o mundo. Quando os indivíduos com doença de Parkinson congelam, eles perdem repentinamente a capacidade de mover os pés, muitas vezes no meio do passo, resultando em uma série de passos de gagueira em staccato que ficam mais curtos até que a pessoa pare completamente. Esses episódios são um dos maiores contribuintes para quedas entre pessoas que vivem com a doença de Parkinson.
Tratamentos Atuais e Novos Desenvolvimentos de Pesquisa
Hoje, o congelamento é tratado com uma variedade de terapias farmacológicas, cirúrgicas ou comportamentais, nenhuma das quais é particularmente eficaz.
E se houvesse uma maneira de parar completamente de congelar?
Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson e da Faculdade de Ciências da Saúde e Reabilitação Sargent da Universidade de Boston usaram um robô macio e vestível para ajudar uma pessoa que vive com Parkinson a andar sem congelar. A vestimenta robótica, usada ao redor dos quadris e coxas, dá um empurrão suave nos quadris conforme a perna balança, ajudando o paciente a conseguir uma passada mais longa.
O dispositivo eliminou completamente o congelamento dos participantes ao caminhar em ambientes fechados, permitindo-lhes caminhar mais rápido e mais longe do que conseguiriam sem a ajuda da vestimenta.
A vestimenta robótica (acima), usada ao redor dos quadris e coxas, dá um empurrão suave nos quadris conforme a perna balança, ajudando o paciente a conseguir uma passada mais longa. Crédito: Walsh Biodesign Lab/Harvard SEAS
Resultados do estudo e experiências dos participantes
“Descobrimos que apenas uma pequena quantidade de assistência mecânica de nosso vestuário robótico macio proporcionou efeitos instantâneos e melhorou consistentemente a caminhada em uma variedade de condições para o indivíduo em nosso estudo”, disse Conor Walsh, professor de Engenharia e Aplicada Paul A. Maeder. Sciences at SEAS e co-autor correspondente do estudo.
A investigação demonstra o potencial da robótica suave para tratar este sintoma frustrante e potencialmente perigoso da doença de Parkinson e pode permitir que as pessoas que vivem com a doença recuperem não só a sua mobilidade, mas também a sua independência.
A pesquisa será publicada hoje (5 de janeiro) em Medicina da Natureza.
Pesquisadores do SEAS e do Sargent College of Health & Rehabilitation Sciences da BU usaram um robô macio e vestível para ajudar uma pessoa que vive com Parkinson a andar sem congelar. A vestimenta robótica, usada ao redor dos quadris e coxas, dá um empurrão suave nos quadris conforme a perna balança, ajudando o paciente a conseguir uma passada mais longa. A investigação demonstra o potencial da robótica suave para tratar um sintoma potencialmente perigoso da doença de Parkinson e pode permitir que as pessoas que vivem com a doença recuperem a sua mobilidade e independência. Crédito: Harvard SEAS
Antecedentes da Pesquisa e Colaboração
Por mais de uma década, o Laboratório de Biodesign de Walsh no SEAS vem desenvolvendo tecnologias robóticas assistenciais e de reabilitação para melhorar a mobilidade de indivíduos pós-AVC e daqueles que vivem com ELA ou outras doenças que afetam a mobilidade. Parte dessa tecnologia, especificamente um exosuit para retreinamento de marcha pós-AVC, recebeu apoio do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering e foi licenciada e comercializada pela ReWalk Robotics.
Em 2022, o SEAS e o Sargent College receberam uma doação da Massachusetts Technology Collaborative para apoiar o desenvolvimento e a tradução de robótica e tecnologias vestíveis de próxima geração. A investigação está centrada no Move Lab, cuja missão é apoiar avanços na melhoria do desempenho humano com o espaço colaborativo, financiamento, infraestrutura de I&D e experiência necessária para transformar investigação promissora em tecnologias maduras que podem ser traduzidas através da colaboração com parceiros da indústria.
Esta pesquisa surgiu dessa parceria.
“Aproveitar robôs macios e vestíveis para evitar o congelamento da marcha em pacientes com Parkinson exigiu uma colaboração entre engenheiros, cientistas de reabilitação, fisioterapeutas, biomecânicos e designers de vestuário”, disse Walsh, cuja equipe colaborou estreitamente com Terry Ellis, professor e departamento de fisioterapia. Presidente e Diretor do Centro de Neurorreabilitação da Universidade de Boston.
Estudo de caso e impacto tecnológico
A equipe passou seis meses trabalhando com um homem de 73 anos com doença de Parkinson, que – apesar de usar tratamentos cirúrgicos e farmacológicos – sofreu episódios de congelamento substanciais e incapacitantes mais de 10 vezes por dia, causando-lhe quedas frequentes. Esses episódios o impediram de andar pela comunidade e o forçaram a depender de uma scooter para se locomover ao ar livre.
Em pesquisas anteriores, Walsh e sua equipe aproveitaram a otimização humana para demonstrar que um dispositivo macio e vestível poderia ser usado para aumentar a flexão do quadril e ajudar a balançar a perna para frente, proporcionando uma abordagem eficiente para reduzir o gasto de energia durante a caminhada. em indivíduos saudáveis.
Aqui, os pesquisadores usaram a mesma abordagem, mas para resolver o congelamento. O dispositivo vestível usa atuadores acionados por cabo e sensores usados ao redor da cintura e coxas. Usando dados de movimento coletados pelos sensores, algoritmos estimam a fase da marcha e geram forças auxiliares em conjunto com o movimento muscular.
O efeito foi instantâneo. Sem nenhum treinamento especial, o paciente conseguia andar sem congelamento em ambientes fechados e apenas com episódios ocasionais ao ar livre. Ele também conseguia andar e falar sem congelar, uma raridade sem o aparelho.
“Nossa equipe ficou realmente entusiasmada ao ver o impacto da tecnologia na caminhada do participante”, disse Jinsoo Kim, ex-aluno de doutorado na SEAS e co-autor principal do estudo.
Durante as visitas do estudo, o participante disse aos pesquisadores: “O traje me ajuda a dar passos mais longos e quando não está ativo percebo que arrasto muito mais os pés. Isso realmente me ajudou e sinto que é um passo positivo. Poderia me ajudar a caminhar mais e manter a qualidade da minha vida.”
“Nossos participantes do estudo que oferecem seu tempo são verdadeiros parceiros”, disse Walsh. “Como a mobilidade é difícil, foi um verdadeiro desafio para esse indivíduo entrar no laboratório, mas nos beneficiamos muito com sua perspectiva e feedback.”
O dispositivo também poderia ser usado para compreender melhor os mecanismos de congelamento da marcha, que são pouco compreendidos.
“Como não entendemos realmente o congelamento, não sabemos realmente por que essa abordagem funciona tão bem”, disse Ellis. “Mas este trabalho sugere os benefícios potenciais de uma solução “de baixo para cima” em vez de “de cima para baixo” no tratamento do congelamento da marcha. Vemos que restaurar a biomecânica quase normal altera a dinâmica periférica da marcha e pode influenciar o processamento central do controle da marcha.”
Referência: 5 de janeiro de 2023, Medicina da Natureza.
DOI: 10.1038/s41591-023-02731-8
A pesquisa foi coautoria de Jinsoo Kim, Franchino Porciuncula, Hee Doo Yang, Nicholas Wendel, Teresa Baker e Andrew Chin. Asa Eckert-Erdheim e Dorothy Orzel também contribuíram para o design da tecnologia, assim como Ada Huang e Sarah Sullivan gerenciaram a pesquisa clínica. Foi apoiado pela National Science Foundation sob a concessão CMMI-1925085; o Instituto Nacional de Saúde sob concessão NIH U01 TR002775; e o Massachusetts Technology Collaborative, Collaborative Research and Development Matching Grant.
