Validação de uma nova tarefa de instrumento para avaliação do membro superior

Nos distúrbios do movimento, como a esclerose múltipla, é comum a presença de deficiências no controle sensório-motor dos movimentos dos membros superiores direcionados a um objetivo, levando a uma diminuição da capacidade de realizar atividades da vida diária e aumento da dependência dos cuidadores. Devido à natureza incapacitante das deficiências dos membros superiores, elas são frequentemente um foco durante o processo de neurorreabilitação de pessoas com distúrbios do movimento. Esse processo depende de uma descrição precisa da presença e gravidade das deficiências sensório-motoras por meio das chamadas avaliações. Especificamente, essas avaliações são essenciais para individualizar as intervenções terapêuticas, fornecer documentação para seguros que justifiquem a terapia adicional e esclarecer os mecanismos muitas vezes desconhecidos subjacentes às deficiências e sua evolução temporal.

Avaliações auxiliadas por tecnologia podem fornecer dados detalhados de movimento (cinemático) e força de preensão (cinética) que permitem uma descrição objetiva e rastreável do comportamento do membro superior. Isso oferece o potencial para caracterizar com sensibilidade as deficiências sensório-motoras e pode ajudar a reduzir significativamente o tamanho das amostras necessárias em ensaios clínicos que exigem recursos. Essas avaliações auxiliadas por tecnologia geralmente consistem em uma interface robótica (por exemplo, exoesqueleto ou efetuador final) que funciona como um joystick e um ambiente de realidade virtual com uma tarefa de manipulação direcionada a um objetivo que é renderizada em uma tela de computador 2D localizada ao lado do robô interface. Embora essas abordagens sejam amplamente utilizadas para fins de pesquisa e mostrem resultados promissores na detecção de deficiências sensório-motoras, alguns sujeitos apresentaram padrões de movimento atípicos e alta variabilidade ao executar repetidamente a tarefa de avaliação (alta variabilidade intra-sujeito). Esses artefatos podem resultar da percepção não intuitiva de profundidade na tela 2D e da falta de colocação visuomotora, o que pode induzir um viés nas medidas de resultado da avaliação e reduzir a capacidade da avaliação de capturar mudanças longitudinais (confiabilidade e sensibilidade). Para superar esses desafios, foram propostas tarefas de avaliação baseadas em feedback visuomotor colocado virtual ou visores imersivos montados na cabeça. No entanto, o feedback visuomotor colocado virtual ainda tem suas limitações, especialmente quando os sujeitos devem interagir com os objetos virtuais, como em tarefas de manipulação de objetos 3D que são normalmente usadas em ambientes clínicos. Além disso, espera-se que os monitores montados na cabeça tenham viabilidade clínica limitada em pessoas que não conhecem tecnologias ou têm deficiências cognitivas.

O objetivo deste projeto colaborativo entre ETH Zurich (Prof. Dr. Gassert, Dr. Lambercy, Dr. Kanzler) e o Kliniken Valens (Dr. med. Dr. sc. nat. Roman Gonzenbach, Ramona Sylvester) é validar o conceito de avaliação de deficiências sensório-motoras dos membros superiores com uma interface robótica incorporada em uma nova tarefa de manipulação de objetos físicos 3D, o Physical Peg Insertion Test (PPIT), e compará-lo com uma abordagem de avaliação virtual existente. Mais detalhadamente, pretende-se realizar um estudo longitudinal com o PPIT e o seu pendente virtual previamente validado, o Virtual Peg Insertion Test (VPIT), em pessoas com distúrbios do movimento. Isso permitirá comparar a viabilidade, validade, confiabilidade e sensibilidade das avaliações instrumentadas físicas e virtuais. Ambas as abordagens dependem de um dispositivo háptico de efeito final certificado pela CE (Geomagic Touch, 3D Systems) e uma alça instrumentada. Para o PPIT, um eletroímã que pode ser controlado por meio das forças de preensão aplicadas é anexado ao efetuador final e é necessário para pegar pinos magnéticos físicos em uma tarefa de pegboard físico. Para o VPIT, um computador pessoal renderiza um ambiente de realidade virtual com pinos virtuais que precisam ser transportados para buracos virtuais. Essas abordagens foram desenvolvidas no Laboratório de Engenharia de Reabilitação da ETH Zurich e demonstraram ser viáveis, seguras e eficientes em termos de tempo (5 repetições da tarefa, aproximadamente 15 minutos de duração por lado do corpo) em controles sem deficiência física e pessoas com acidente vascular cerebral, esclerose múltipla ou ataxia cerebelar com níveis de incapacidade leves a moderados. Embora o PPIT tenha sido desenvolvido apenas recentemente, o VPIT já foi amplamente utilizado em estudos clínicos em todo o mundo. Mais importante ainda, o VPIT já foi estabelecido com sucesso como uma avaliação clínica de rotina para todas as pessoas com esclerose múltipla que são admitidas no Kliniken Valens e, portanto, é bem conhecido da clínica, o que fornece a base para a implementação tranquila do projeto planejado. Por meio desses e de outros testes anteriores, já foi possível registrar dados de sensores de 120 indivíduos sem deficiência, que servem como banco de dados normativo, e de mais de 200 pessoas com distúrbios do movimento. Os dados cinemáticos e cinéticos brutos coletados são normalmente transformados por meio de uma estrutura de processamento de sinal em 10 métricas baseadas em sensores que fornecem informações sobre diferentes aspectos do desempenho da tarefa, incluindo, por exemplo, suavidade, precisão e velocidade do movimento. Dado que o PPIT fornece os mesmos dados do sensor que o VPIT, a estrutura de processamento de sinal do VPIT também pode ser aplicada aos dados coletados com o PPIT, permitindo extrair as 10 métricas baseadas em sensores em ambos os cenários e serve como base para a comparação deles.