Avaliação do Mioelétrico Implantável Recording Array (MIRA) em Participantes com Amputação Transradial (MIRA)

Um desafio bem documentado com dispositivos mioelétricos atuais é o uso comum de apenas dois eletrodos EMG de superfície para registrar sinais de controle, normalmente um em cada um dos compartimentos musculares extensores e flexores no membro residual. Com esta configuração de eletrodo, apenas um único movimento pode ser controlado a qualquer momento. Mudar para novos movimentos ou padrões de preensão geralmente requer um método de troca secundário. Esse controle sequencial permite preensão funcional pré-programada e pode ser selecionado por padrões de co-contração de grupos musculares antagonistas. No entanto, esta abordagem tem sucesso limitado devido à natureza lenta e não intuitiva das ativações musculares necessárias. Por exemplo, a contração dos músculos flexores pode ser usada para fechar a mão, mas, para girar o punho, é necessária uma co-contração dos flexores e extensores (para alternar os modos de controle), seguida da contração dos flexores. Esta abordagem não intuitiva ignora a função normal dos músculos do antebraço e tem uma desvantagem adicional de que o controle simultâneo da abertura da mão e da rotação do punho é impossível. Adicionar padrões de preensão adicionais pode piorar o problema e geralmente requer que o usuário percorra os diferentes padrões pré-programados fazendo várias co-contrações até que o movimento correto seja selecionado. Os sistemas baseados em eletrodos de superfície também dependem de fortes contrações musculares, que são ineficientes e contribuem para uma usabilidade inadequada e rejeição final da prótese. Outras complicações associadas aos eletrodos de superfície são mudanças de sinal devido a condições ambientais, como sudorese, mudança diária dos locais dos eletrodos devido a problemas relacionados à pele e suscetibilidade a interferências e artefatos de movimento. Em contraste, os eletrodos implantáveis ​​são protegidos das condições ambientais, permanecem fixos no lugar, podem registrar pequenos sinais de músculos contraídos suavemente e podem registrar muitos sinais diferentes para permitir potencialmente um controle mais complexo e simultâneo de múltiplas articulações.

Pesquisas recentes com controle mioelétrico têm focado no desenvolvimento de novos paradigmas de controle, como controle simultâneo de vários graus de liberdade e controle de velocidade proporcional. Freqüentemente, gravações EMG de superfície de um par antagônico de músculos são usadas para controlar um único grau de liberdade. Os eletrodos implantáveis ​​mostraram-se promissores como um método alternativo em estudos preliminares com seres humanos, e pesquisas recentes demonstraram que até três graus de liberdade foram controlados simultaneamente em um ambiente virtual usando eletrodos intramusculares, bem como controle de velocidade proporcional. O Sistema de Sensor Mioelétrico Implantável (IMES®) utiliza oito eletrodos implantados (seis necessários ativamente para controle, dois como backups) para controlar três graus de liberdade. Outro estudo utilizando as mesmas derivações EMG e configuração de eletrodos do MIRA, implantado por via percutânea, permitiu o controle simultâneo de até 6 graus de liberdade (flexão do polegar, flexão do índice, flexão média, adução e abdução do polegar, flexão e extensão do punho e pronação e supinação) de uma prótese avançada. Como as próteses mioelétricas se afastam dos movimentos pré-programados e do reconhecimento de padrões, um mínimo de dois eletrodos implantados em alvos musculares separados parece ser necessário para controlar um único grau de liberdade.

A abordagem do investigador visa abordar as limitações do controle de mãos protéticas de última geração. Gravações de EMG intramuscular multicanal usando o implante MIRA serão usadas para conduzir movimentos simultâneos de mão e punho, proporcionando uma melhoria significativa no controle motor em relação ao estado da arte atual. Mais especificamente, o objetivo é alcançar o controle da rotação do punho e abertura/fechamento da mão e, de forma otimizada, flexão/extensão do punho e flexão/extensão independente dos quatro dedos. Pessoas com amputações transradiais serão recrutadas para este estudo com o objetivo de restaurar a função da mão e do punho.

Os investigadores projetaram o MIRA para eliminar as conexões percutâneas, o que reduzirá o risco de infecção e minimizará a quantidade de cuidados exigidos pelos participantes do estudo. O estudo é projetado para durar um ano, incluindo uma quantidade significativa de testes em casa. Princípios de telereabilitação (ex. monitoramento remoto, verificações regulares de progresso) serão usadas para garantir a comunicação frequente com os investigadores e a avaliação regular do desempenho do dispositivo. A realização de um estudo de um ano fornecerá tempo suficiente para permitir que os participantes aprendam a usar seu novo dispositivo e também nos permitirá documentar o desempenho do dispositivo a longo prazo. Os investigadores coletarão dados preliminares de segurança e documentarão o tipo e a frequência de quaisquer eventos adversos que ocorram durante o implante. A qualidade do sinal EMG e o desempenho geral do dispositivo durante a implantação também serão medidos.