Interfaces regenerativas de nervos periféricos para controle de próteses acima do joelho

Antecedentes: Embora muitos dispositivos protéticos tenham sido desenvolvidos para restauração funcional após uma grande amputação de extremidade inferior, não existe uma interface estável para fornecer controle volitivo confiável e de longo prazo de um membro robótico avançado capaz de vários graus de liberdade. Além disso, não existe nenhuma interface que forneça feedback sensorial útil que, por sua vez, melhore as capacidades funcionais da prótese. Para resolver essas limitações, os investigadores propõem o uso de uma nova interface biológica conhecida como Interface Regenerativa do Nervo Periférico (RPNI). Um RPNI consiste em um nervo periférico implantado em um enxerto muscular livre. À medida que o nervo cresce, ele reinerva o enxerto muscular livre, que passa por uma sequência previsível de revascularização e regeneração. O RPNI aproveita esses processos biológicos para fornecer três benefícios essenciais às pessoas com amputação: 1) controle motor intuitivo, 2) feedback sensorial e 3) redução da dor pós-amputação.

Objetivo/Hipóteses: O objetivo desta aplicação é (1) determinar até que ponto os RPNIs permitem a geração de sinais de controle motor de alta fidelidade para uma prótese de joelho-tornozelo motorizada e (2) demonstrar que feedback sensorial significativo pode ser gerado a partir de estimulação de RPNIs do nervo ciático.

Objetivos específicos: Os objetivos específicos são: (1) Avaliar a amplitude, especificidade do movimento e estabilidade dos sinais de eletromiografia (EMG) do nervo ciático RPNI até um ano após a cirurgia RPNI, (2) Avaliar o desempenho do movimento funcional usando sinais RPNI do nervo ciático para controle de uma perna protética motorizada física com vários graus de liberdade, e (3) Determinar se a estimulação dos RPNIs do nervo ciático fornece feedback sensorial significativo.

Desenho do estudo: Este projeto é a primeira investigação clínica de RPNIs em pessoas com amputação de membros inferiores. O estudo irá recrutar 3 indivíduos com amputação transfemoral. Os RPNIs serão construídos cirurgicamente no nervo ciático e eletrodos intramusculares serão implantados nesses RPNIs e nos músculos residuais. Os experimentos serão então realizados em intervalos regulares até um ano após a cirurgia RPNI. Esses experimentos medirão os sinais EMG gerados pelos RPNIs em resposta ao movimento volitivo do membro fantasma. Esses sinais serão então usados ​​para controlar uma prótese motorizada de duas articulações durante movimentos cíclicos e imprevisíveis. Movimento funcional, dor e outros resultados relatados pelo paciente serão coletados para análise de dados. Além disso, os RPNIs serão estimulados eletricamente para provocar sensações. A estimulação também será fornecida durante a execução de tarefas funcionais.

Ao final da coleta de dados, os participantes serão submetidos à explantação do eletrodo e realizarão uma visita pós-operatória para avaliar a recuperação, dor e quaisquer eventos adversos associados.