Braço biônico

bracomulherTecnologia faz braço biônico obedecer cérebro (2006) - Uma noite antes de sua grande entrevista coletiva, Claudia Mitchell cortou um filé pela primeira vez desde que perdeu um braço em um acidente de motocicleta, dois anos atrás -- graças a seu novo braço "biônico". Mitchell, de 26 anos, é a primeira mulher a receber um braço experimental, que redireciona os nervos seccionados ...

de forma a enviar sinais cerebrais aos motores eletrônicos da prótese. Ela é um dos seis pacientes que estão testando o braço, em desenvolvimento pelo Rehabilitation Institute of Chicago.Com a prótese que usava anteriormente no braço, Mitchell só podia executar uma tarefa de cada vez -- ou estender o cotovelo, ou abrir a mão. E ela precisava se concentrar em flexionar o músculo peitoral ou o trícepes para movimentar o braço."Era estranho", lembra Mitchell na coletiva. "Eu tinha de pensar que minha mão estava lá, ótimo. Agora, que músculo devo acionar? Agora, basta pensar no movimento".

Como muitos pacientes de amputação, Mitchell, que era integrante dos Fuzileiros Navais, frequentemente deixava em casa seu braço protético antigo.

"Meu outro braço simplesmente não funcionava bem o bastante para que valesse a pena usá-lo", disse.
"Esse talvez seja maior e cause um certo incômodo, mas a funcionalidade que oferece torna interessante usá-lo", disse.


O aparelho "é um tanque de guerra", admite o dr. Todd Kuiken, que o desenvolveu. Pesa cinco quilos, e um motor se estende bem além do ombro de Mitchell, com cabos e partes mecânicas, incluindo um dos seis motores, claramente visíveis.


A mão fica coberta por um revestimento cor de carne que se assemelha a uma luva de borracha para lavar louça, e os dedos se movimentam de modo tosco. Mas se movem.

"Ontem à noite, cortei meu primeiro filé desde a amputação. Para mim, foi muito importante", disse Mitchell.
O que o braço de Mitchell tem de único é a interface entre corpo e máquina. Kuiken trabalhou com o dr. Gregory Dumanian, cirurgião plástico do Northwestern Memorial Hospital, de Chicago, para transferir os cinco nervos que no passado controlavam o braço de Mitchell, amputado na altura do ombro depois do acidente.

Embora seja acionado com os pensamentos, a prótese robótica não exige a implantação de nenhum sensor diretamente no cérebro. Ao invés disso, o acionamento do braço biônico utiliza os próprios nervos do paciente.

bracoprotesePara isso, os nervos que iam para o braço que foi amputado são redirecionados e conectados em músculos sadios no tóxax do paciente. Esse processo cirúrgico é chamado de reinervação muscular dirigida. Quando o paciente pensa em mexer o braço que foi amputado, os sinais que saem do seu cérebro chegam até os músculos do tórax, onde estão os nervos redirecionados. Neste ponto, sensores superficiais captam os sinais cerebrais e os transmitem ao braço biônico, que faz o movimento. O sentido inverso também é válido. Quando a paciente toca um objeto com a mão, os sinais são enviados para eletrodos nos mesmos músculos. Isto faz com que ela "sinta" o que a mão robótica está tocando. Significativos avanços na área de sensores permitiram que essa versão do braço biônico que acaba de ser implantada possibilite à paciente até mesmo saber se o objeto que ela tocando está quente ou frio.

O braço biônico, desenvolvido pela equipe do Dr. Todd Kuiken, em colaboração com pesquisadores de diversas partes do mundo, tem seis motores, o que dá ao paciente capacidade para movimentar simultaneamente as diversas partes do braço, tornando o movimento mais suave e mais natural.

Como uma pessoa consegue controlar uma máquina com o pensamento?

Recentemente, o Instituto de Reabilitação de Chicago apresentou a primeira mulher a receber a tecnologia do "braço biônico". Claudia Mitchell, que teve o braço esquerdo amputado até o ombro depois de um acidente de moto, agora consegue segurar um puxador de gaveta com sua mão postiça por meio do pensamento "segurar o puxador de gaveta". O fato de uma pessoa conseguir controlar com êxito vários e complexos movimentos de um membro postiço com seus pensamentos abre um mundo de possibilidades para os amputados. A estrutura, tanto cirúrgica quanto tecnológica, que torna esse feito possível é quase tão incrível quanto os resultados do procedimento.

A tecnologia do "braço biônico" é possível basicamente por causa de dois fatos da amputação. Em primeiro lugar, o córtex motor no cérebro (a área que controla movimentos voluntários dos músculos) ainda envia sinais de controle mesmo que certos músculos voluntários não estejam mais presentes para serem controlados. Em segundo lugar, quando os médicos amputam um membro, eles não removem todos os nervos que antes transmitiam sinais para esse membro. Então, se o braço da pessoa foi amputado, existem nervos que terminam no ombro e simplesmente não têm mais lugar para enviar suas informações. Se essas terminações nervosas puderem ser redirecionadas para um grupo muscular que funciona, a pessoa pensa "segurar a maçaneta com a mão" e o cérebro envia os sinais correspondentes para os nervos que deveriam se comunicar com a mão, e esses sinais acabam no grupo muscular que funciona em vez de irem para as terminações do ombro.

Redirecionar esses nervos não é uma tarefa simples. O Dr Todd Kuiken, do Instituto de Reabilitação de Chicago, desenvolveu o procedimento que ele chama de "reinervação muscular dirigida". Os cirurgiões basicamente operam o ombro para ter acesso às terminações nervosas que controlam os movimentos das articulações do braço, como cotovelo, pulso e mão. Em seguida, sem danificar os nervos, eles redirecionam as terminações para um grupo muscular que funciona. No caso do "braço biônico" do Instituto, os cirurgiões ligaram as terminações nervosas a um grupo de músculos peitorais. São necessários vários meses para que os nervos se juntem a esses músculos e se tornem totalmente integrados. O resultado final é um redirecionamento dos sinais de controle: o córtex motor envia sinais para o braço e mão através de ligações nervosas, como sempre fez, mas em vez de esses sinais acabarem no ombro, eles acabam no peito.

Para usar esses sinais no controle do braço biônico, a parafernália do Instituto coloca eletrodos na superfície dos músculos peitorais. Cada eletrodo controla um dos seis motores que movimentam as articulações do braço postiço. Quando a pessoa pensa "abrir a mão," o cérebro envia o sinal de "abrir a mão" para o nervo apropriado, agora localizado no peito. Quando as terminações nervosas recebem o sinal, o músculo peitoral em que estão ligadas se contrai. Quando o músculo peitoral responsável por "abrir a mão" se contrai, o eletrodo nesse músculo detecta a ativação e faz com que o motor que controla a mão biônica se abra. E como cada terminação nervosa está integrada a partes diferentes do músculo peitoral, uma pessoa com um braço biônico pode mover os seis motores ao mesmo tempo, o que resulta em uma série de movimentos bastante naturais para a prótese.


Braço biônico revoluciona campo das próteses (2007)

Depois do pé-robótico, agora é o mais avançado braço biônico que chega para revolucionar o campo das próteses biônicas. O protótipo de braço robótico totalmente integrável ao corpo do paciente foi apresentado por médicos e engenheiros da Universidade Johns Hopkins, Estados Unidos.

O braço biônico pode ser controlado naturalmente, oferece feedback sensorial e permite até oito graus de liberdade - um nível de controle muito acima de qualquer prótese hoje existente no mercado.

"Esse avanço representa um primeiro passo significativo em um programa ambicioso que se estenderá por quatro anos e envolve mais de 30 parceiros, incluindo agências do governo, universidades e empresas privadas dos Estados Unidos, Europa e Canadá," explica Stuart Harshbarger, coordenador da pesquisa.

É por isso que o braço biônico foi batizado de Proto 1: os cientistas acreditam que poderão melhorá-lo muito ao longo dos próximos anos.

Reinervação

O maior avanço da nova prótese parece ser a sua integração ao corpo da pessoa que sofreu a amputação e que recebe o implante. O equipamento é conectado ao nervos residuais do braço amputado por meio de uma técnica chamada Reinervação Muscular Dirigida. No caso deste protótipo, os nervos foram transferidos da área peitoral do paciente.

A técnica de reinervação permite uma forma mais intuitiva de controle do braço biônico e dá uma sensação mais natural de força e toque, permitindo que o paciente pegue objetos com total naturalidade.

O paciente que recebeu o implante, Jesse Sullivan, já consegue mover seu polegar para permitir diferentes níveis de força e posição. Ele também consegue desempenhar tarefas impossíveis de se fazer com próteses comuns, como retirar um cartão de crédito de sua carteira, empilhar copos sem quebrá-los e andar balançando o braço de uma forma totalmente natural.
Braço biônico é movido por um motor de foguete (2007) - Braços biônicos parecem estar sempre associados a tecnologias delicadas e complexas. Os foguetes também têm sua imagem vinculada a tecnologias de ponta, mas são coisas muito mais espalhafatosas e, sobretudo, quentes.

Braço biônico com mão biônica

É por isso que gerar energia para um braço biônico utilizando motores de foguete soa como algo muito estranho. Mas o primeiro protótipo desse design radical acaba de ser testado com enorme sucesso por engenheiros e médicos da Universidade Vanderbilt, Estados Unidos.

"Nosso design não tem capacidade ou força sobre-humana, mas ele está mais próximo das funções e da força de um braço humano do que qualquer outra prótese que tenha alimentação própria e peso semelhante ao de um braço natural," diz o engenheiro mecânico Michael Goldfarb.

Mesmo assim o braço biônico movido a motor-foguete tem 10 vezes mais potência do que os braços mecânicos disponíveis comercialmente. Ele consegue erguer mais de 10 quilos e de três a quatro vezes mais rápido. O seu punho também dobra e gira, algo não encontrado em outras próteses, além de conter uma verdadeira mão biônica, com movimento independente de cada um dos dedos.

Motor-foguete

 

bracofoguete"A energia de baterias tem sido adequada para a atual geração de braços protéticos porque sua funcionalidade é tão limitada que as pessoas não os usam muito," diz Goldfarb. "Quanto mais funcional a prótese, mais as pessoas irão usá-la e mais energia ela irá consumir." E mais e maiores baterias não são uma solução adequada, porque seu peso logo se torna um problema. Foi então que Goldfarb decidiu tentar um enfoque radical: miniaturizar um motor foguete movido por um único combustível - o mesmo tipo usado pelos ônibus espaciais para suas manobras quando estão em órbita.

O resultado é um micro-motor-foguete, do tamanho de uma caneta e que contém um catalisador especial que faz com que o peróxido de hidrogênio - o combustível do motor - entre em combustão. Essa queima produz um jato de pressão que é utilizado para abrir e fechar a série de válvulas que compõem o lado mecânico do braço.

Movimento de precisão

As válvulas são conectadas a juntas, que em repouso ficam pressionadas por molas ultra-resistentes e duráveis, também feitas de um material utilizado na indústria aeroespacial. Quando a energia do motor foguete é liberada, as válvulas se abrem, pressionando as molas e fazendo com que as juntas se movimentem com um grau de precisão impressionante.

Um pequeno cilindro de peróxido de hidrogênio fornece energia suficiente para 18 horas de funcionamento normal do braço biônico. É claro que, como todo motor- foguete, o motor miniaturizado também gera calor. Nada que não pudesse ser resolvido de maneira completamente segura por um sistema de isolamento térmico.

Suor artificial

Nem mesmo os gases de exaustão do motor-foguete se tornaram um problema. Isso porque a queima do peróxido de hidrogênio gera vapor d'água como resíduo. Ao invés de um indesejável "cano de escapamento", o vapor é exaurido do braço por meio de uma "pele artificial" porosa, como se fosse o suor natural. Por coincidência, o volume de suor artificial do braço biônico é praticamente equivalente ao suor de um braço natural em trabalho normal do dia-a-dia.


Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/
Washington (Reuters)
http://saude.hsw.uol.com.br/arma-bionica.htm

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