Como a estimulação elétrica funcional (FES) e os exoesqueletos podem auxiliar pessoas com lesões medulares?

Produzido pelos alunos: Anne Marotta, Bernardo, Débora, Gabriela, Maria Eduarda Mateus.

        Uma nova hipótese de tratamento para pessoas com lesão medular tem sido estudada, a qual é composta pela combinação entre FES e exoesqueletos.

         Você sabia que 7% da população brasileira possui algum tipo de deficiência física? E sabia que a lesão medular é uma das maiores causas dessa deficiência? Pois bem, esses são dados retirados de um artigo chamado “O Biodesign na lesão medular”. 

        O artigo citado mostra como a lesão medular é uma doença relevante e, partindo dela, o indivíduo pode apresentar tetraplegia ou paraplegia, que se caracteriza pela perda de funções motoras e sensoriais em segmentos corporais. Sua origem é multicausal, podendo ser ocasionada por acidentes automobilísticos, quedas, entre outros. As lesões mais comuns são as que ocorrem nas vértebras cervicais (entre C5 E C6) seguidas pelas lesões nas vértebras torácicas e lombares (T12 e L1). Tais lesões podem afetar os membros e órgãos inervados por neurônios situados abaixo do nível da lesão. Visto isso, uma das maiores limitações e queixas desse público é a dificuldade de deambulação, sendo assim, estudos e pesquisas estão sendo realizadas na tentativa de encontrar a melhor alternativa para que a restauração da marcha seja possível. O artigo “Review of hybrid exoskeletons to restore gait following spinal cord injury” faz uma apresentação de possíveis técnicas utilizadas na reabilitação desses indivíduos, sendo algumas das opções o uso de órteses e a aplicação da estimulação elétrica funcional (conhecida pela sigla em inglês, FES). 

        As órteses são variadas e podem ser destinadas a várias áreas do corpo. Elas permitem a mobilidade com o uso de caminhantes ou muletas, porém, esse dispositivo apresenta uma grande desvantagem: o alto gasto metabólico. Os pacientes com esse equipamento gastam 43% mais energia do que quandocomparados a utilização de cadeira de rodas.

        E quanto a Estimulação Elétrica Funcional (FES)? Ela tem sido bastante explorada para a compensação de marcha em pessoas com lesão medular espinhal, no qual os músculos são estimulados por meio de uma configuração prévia de impulsos elétricos para gerar movimento articular. Uma das vantagens do uso da FES é que o movimento é alcançado por meio do uso dos músculos dos indivíduos, proporcionando uma maior autonomia. Nas últimas duas décadas, diversos estudos sobre a FES têm sido desenvolvidos e o recente avanço da tecnologia tem possibilitado alcançar estimulações mais complexas e eficientes. O controle do sistema de FES tem sido aumentado por meio de estimulação de multicanais que pode ser combinado com eletrodos transcutâneos e eletrodos implantados. Essa abordagem permite aumentar a seletividade muscular, porque cada músculo usa um eletrodo diferente. Entretanto, assim como as órteses, ela apresenta pontos negativos, sendo o principal o início precoce da fadiga muscular, o que impede a utilização da técnica por grandes períodos.

        Então, se ambos os métodos apresentam problemas, qual seria uma outra possível solução? Em relação a isso, na tentativa de superar esses pontos negativos, cientistas sugeriram a utilização combinada da FES com um exoesqueleto. Essa tecnologia conta com um exoesqueleto, chamado Exosuit, que foi criado por um grupo de pesquisadores em bioengenharia de Harvard. O Exosuit apresenta longas faixas de tecido rígido que integram pontos de fixação no corpo, transmitindo e dividindo a carga pelo corpo. Essas faixas criam linhas de tensão que fornecem forças de tração controlada, semelhantes as geradas no corpo, para auxiliar o movimento. Dessa forma, a redução dos gastos metabólicos provenientes da marcha humana é possível. A FES adicionada ao exoesqueleto permite que haja uma vantagem no aproveitamento da geração de poder muscular para reduzir a demanda energética do exoesqueleto, o que resulta num sistema mais leve

A FES utilizada segue os seguintes parâmetros:

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  É composta por 8 pares de eletrodos transcutâneos, localizados sobre os nervos femoral, fibular superficial, fibular comum e isquiático; 
• Utiliza uma frequência entre 20 Hz e 100 Hz; 
• A constante para a deambulação se encontra com uma duração de pulso, em média, de 250 microssegundos; 
• Cabos de cobres flexíveis e gel como meio de contato com a pele do paciente;

Com isso, essa tecnologia mimetiza os padrões de ciclo da marcha. Em cada momento as unidades responderão de acordo com o requisito. Para minimizar a fadiga, a solução encontrada foi revezar entre a FES e o exoesqueleto. Em determinados momentos o exoesqueleto será mais ativado, enquanto o FES não é recrutado, possibilitando a utilização por tempos maiores. 

A aplicação desse método pode ajudar: 

• na recuperação da locomoção; 
• no melhor fluxo de nutrientes e energia para os membros afetados; 
• na autoestima e capacidade de participar de sua comunidade (independência); 
• na redução de espasticidade; 
• no fortalecimento muscular e melhora cardiorrespiratória; · na estimulação da plasticidade neural*;

Para que o exoesqueleto combinado a FES tenha sua eficiência máxima, foi estabelecido um quadro clínico ideal para que ele seja aplicado:

• Presença de estabilidade neurológica; 
• Lesão medular completa; 
• Nível do dano medular entre T4 e T12; 
• Tempo de lesão menor que 2 anos; 
•  Estabilidade pélvica;
•  Grau de espasticidade baixo; 
• Resposta muscular a estimulação elétrica; 
• Integridade musculoesquelética; 
• Motivação do paciente.

Portanto, é possível concluir que esse novo método de tratamento pode ser utilizado nessa população, mostrando resultados interpretados como satisfatórios no primeiro artigo citado. É interessante que essa pesquisa continue sendo realizada para que padrões ainda mais definidos sejam encontrados e, assim, a deambulação seja uma realidade ainda mais acessível para pacientes com lesão medular.

* A plasticidade neural é a capacidade do cérebro em desenvolver novas conexões sinápticas entre os neurônios a partir da experiência e do comportamento do indivíduo. A partir de determinados estímulos, mudanças na organização e na localização dos processos de informação podem ocorrer. Através da plasticidade, novos comportamentos são aprendidos e o desenvolvimento humano torna-se um ato contínuo. Esse fenômeno parte do princípio de que o cérebro não é imutável, uma vez que a plasticidade neural permite que uma determinada função do Sistema Nervoso Central (SNC) possa ser desenvolvida em outro local do cérebro como resultado da aprendizagem e do treinamento.

Referências Bibliográficas:

• https://pt.slideshare.net/DesignArchivUP/o-biodesign-na-leso-medular-o-estud o-da-aplicao-conjunta-entre-fes-e-exoesqueleto-no-auxlio-a-pacientes-com-par aplegia
•  https://www.rehab.research.va.gov/jour/2012/494/pdf/delama494.pdf
•  http://www.plenamente.com.br/artigo.php?FhIdArtigo=73