Evaluación de la matriz de grabación implantable mioeléctrica (MIRA) en participantes con amputación transradial (MIRA)

Un desafío bien documentado con los dispositivos mioeléctricos actuales es el uso común de solo dos electrodos EMG de superficie para registrar señales de control, generalmente uno en cada uno de los compartimentos de los músculos extensores y flexores en la extremidad residual. Con esta configuración de electrodos, solo se puede controlar un solo movimiento en un momento dado. Cambiar a nuevos movimientos o patrones de agarre generalmente requiere un método de cambio secundario. Este control secuencial permite agarres funcionales preprogramados y puede seleccionarse mediante patrones de co-contracción de grupos musculares antagonistas. Sin embargo, este enfoque tiene un éxito limitado debido a la naturaleza lenta y no intuitiva de las activaciones musculares requeridas. Por ejemplo, se puede usar la contracción de los músculos flexores para cerrar la mano, pero para rotar la muñeca, se requiere una contracción simultánea de los flexores y extensores (para cambiar los modos de control) seguida de la contracción de los flexores. Este enfoque no intuitivo ignora la función normal de los músculos del antebrazo y tiene la desventaja adicional de que es imposible el control simultáneo de la apertura de la mano y la rotación de la muñeca. Agregar patrones de agarre adicionales puede empeorar el problema y, a menudo, requiere que el usuario avance a través de los diferentes patrones preprogramados haciendo múltiples contracciones conjuntas hasta que se seleccione el movimiento correcto. Los sistemas basados ​​en electrodos de superficie también se basan en fuertes contracciones musculares, que son ineficientes y contribuyen a una usabilidad incómoda y al rechazo final de la prótesis. Otras complicaciones asociadas con los electrodos de superficie son los cambios de señal debido a las condiciones ambientales, como la sudoración, el cambio diario de ubicación de los electrodos debido a problemas relacionados con la piel y la susceptibilidad a los artefactos de movimiento y diafonía. Por el contrario, los electrodos implantables están protegidos de las condiciones ambientales, permanecen fijos en su lugar, pueden registrar pequeñas señales de músculos que se contraen suavemente y pueden registrar muchas señales diferentes para permitir potencialmente un control más complejo y simultáneo de múltiples articulaciones.

La investigación reciente con el control mioeléctrico se ha centrado en el desarrollo de nuevos paradigmas de control, como el control simultáneo de múltiples grados de libertad y el control de velocidad proporcional. A menudo, los registros de EMG de superficie de un par de músculos antagónicos se utilizan para controlar un solo grado de libertad. Los electrodos implantables se han mostrado prometedores como método alternativo en estudios preliminares con sujetos humanos, y una investigación reciente ha demostrado que se han controlado simultáneamente hasta tres grados de libertad en un entorno virtual utilizando electrodos intramusculares, así como control de velocidad proporcional. El sistema de sensor mioeléctrico implantable (IMES®) utiliza ocho electrodos implantados (seis necesarios activamente para el control, dos como respaldo) para controlar tres grados de libertad. Otro estudio que utilizó los mismos cables EMG y configuración de electrodos que MIRA, implantado percutáneamente, permitió el control simultáneo de hasta 6 grados de libertad (flexión del pulgar, flexión del índice, flexión media, aducción y abducción del pulgar, flexión y extensión de la muñeca, y pronación y pronación de la muñeca). supinación) de una prótesis avanzada. A medida que las prótesis mioeléctricas se alejan de los movimientos preprogramados y del reconocimiento de patrones, parece ser necesario un mínimo de dos electrodos implantados en objetivos musculares separados para controlar un solo grado de libertad.

El enfoque del investigador tiene como objetivo abordar las limitaciones del control de manos protésicas de última generación. Los registros EMG intramusculares multicanal con el implante MIRA se utilizarán para impulsar movimientos simultáneos de la mano y la muñeca, lo que proporcionará una mejora significativa en el control motor con respecto al estado actual de la técnica. Más específicamente, el objetivo es lograr el control de la rotación de la muñeca y la apertura/cierre de la mano y, de manera óptima, la flexión/extensión de la muñeca y la flexión/extensión independiente de cuatro dedos. Las personas con amputaciones transradiales serán reclutadas para este estudio con el objetivo de restaurar la función de la mano y la muñeca.

Los investigadores han diseñado MIRA para eliminar las conexiones percutáneas, lo que reducirá el riesgo de infección y minimizará la cantidad de atención que requieren los sujetos del estudio. El estudio está diseñado para durar un año e incluye una cantidad significativa de pruebas en el hogar. Principios de telerehabilitación (p. monitoreo remoto, controles de progreso regulares) se utilizarán para garantizar una comunicación frecuente con los investigadores y una evaluación regular del rendimiento del dispositivo. La realización de un estudio de un año brindará tiempo suficiente para que los sujetos aprendan a usar su nuevo dispositivo y también nos permitirá documentar el rendimiento del dispositivo a largo plazo. Los investigadores recopilarán datos de seguridad preliminares y documentarán el tipo y la frecuencia de cualquier evento adverso que ocurra durante la implantación. También se medirá la calidad de la señal EMG y el rendimiento general del dispositivo durante la implantación.