Prótese Transtibial Osseointegrada com Interface Neural (TTeOPRA)

A normalização da função para indivíduos com amputação de membros está ao alcance e será alcançada por implantes inteligentes capazes de comunicação bidirecional entre o cérebro e a máquina por meio de componentes protéticos interativos e ancorado no osso. A reabilitação de pacientes com alto nível de atividade física esperado, como após amputação por trauma ou câncer, é atualmente limitada pela dependência de um encaixe externo para a fixação mecânica da prótese ao resíduo. Apesar do uso de materiais e métodos de fabricação avançados, as interfaces de soquete causam rotineiramente feridas, atrito, dor, aumento do gasto de energia e diminuição da qualidade de vida. Novas técnicas cirúrgicas usando implantes transdérmicos de titânio osseointegrados, agora validados na Europa há 25 anos, evitam a necessidade de alvéolos dolorosos ao estabelecer uma ligação direta e de suporte de carga entre o esqueleto e a prótese. Este sistema também promete um avanço transformador em neuropróteses, porque permite conexões neurais estáveis, totalmente internas, de alta largura de banda. Em um artigo publicado recentemente na Science Translational Medicine, eletrodos de manguitos musculares e nervosos implantados foram adicionados ao dispositivo osseointegrado, criando uma interface eferente-aferente bidirecional utilizando um conduíte ósseo seguro e imune. Comentando sobre este trabalho, o editor afirmou: "A osseointegração pode revolucionar o campo da neuroprótese, dando aos pacientes um controle mais intuitivo e mais liberdade de movimento".

Os investigadores têm procurado desenvolver próteses biônicas com graus de liberdade suficientes para realizar tarefas naturais, como manipular objetos no caso de próteses de membros superiores ou andar e correr para sistemas de membros inferiores. No entanto, o feedback aferente não desempenhou um papel importante em nenhuma prótese de amputação clinicamente viável, apesar de ser crítico para o controle biomimético. Essa deficiência pode, em grande parte, ser atribuída à falta de metodologias clinicamente disponíveis para comunicação sustentada com o sistema nervoso periférico. Não existe plataforma capaz de comunicação invasiva, robusta e permanente com o sistema nervoso periférico em um ambiente clínico de alta demanda. Somente reunindo tecnologias e conhecimentos críticos será possível criar um sistema biônico de substituição de membros com suspensão adequada, transmissão de carga, controle motor, feedback proprioceptivo e mecatrônica externa que se assemelham à massa, volume e dinâmica do membro biológico perdido.

Para alcançar uma integração sem precedentes da tecnologia protética, uma ampla equipe científica foi reunida com membros do Massachusetts Institute of Technology (MIT: Carty, Herr, Riso, Braanemark), Brigham and Women's Hospital (BWH: Carty), University of California, São Francisco (UCSF: O'Donnell), Universidade de Michigan (U-M: Cederna) e Walter Reed National Military Medical Center (WRNMMC: Forsberg, Potter). Com esta combinação de tecnólogos e clínicos líderes nas áreas de biomecânica, osseointegração, próteses, eletrodos implantáveis, feedback sensorial, propriocepção, cirurgia reconstrutiva e mecatrônica, buscamos desenvolver o membro artificial clinicamente viável mais avançado. Com feedback aferente proprioceptivo, procuramos demonstrar que uma pessoa com amputação transtibial pode exibir controle volitivo total sobre um sistema protético neuromecânico onde as principais métricas de caminhada são normalizadas, incluindo velocidade preferencial, metabolismo e dinâmica articular. É opinião dos proponentes que o escopo desta pesquisa é fundamental, cujos resultados serão amplamente compartilhados na comunidade científica.