Sistema inovador de controle de estimulação elétrica funcional de circuito fechado para aumentar a marcha pós-AVC

A estimulação elétrica funcional (FES) é uma ferramenta de reabilitação comum que incorpora a estimulação elétrica cronometrada com uma tarefa funcional para aumentar a função muscular parética em pessoas com neuro-patologias como derrame e lesão medular. O rigor de pesquisas anteriores estabeleceu a segurança, bem como os efeitos neuro-protéticos e terapêuticos dos sistemas de FES para pé, caminhada e agarrar. O AVC é a principal causa de incapacidade, e o Footdrop é um déficit de marcha pós-AVC altamente prevalente, levando a dorsiflexão insuficiente no tornozelo durante a fase de balanço da marcha e contribuindo para a redução da mobilidade. Os sistemas FES que corrigiram a Footdrop para melhorar a função da marcha e reduzir o risco de queda estão ganhando popularidade, com sistemas comerciais, como melhorar o potencial de tradução. Apesar de seu promissor valor funcional, acessibilidade e efeitos positivos da neuroplasticidade, os sistemas atuais de FES têm algumas limitações fundamentais, o que limitam sua prescrição clínica.

O objetivo deste projeto é superar duas grandes limitações e lacunas técnicas no FES: início rápido da fadiga muscular durante o FES e a falta de sofisticado controle de circuito fechado da intensidade do FES. A maioria dos sistemas FES existentes não modula automaticamente a intensidade da estimulação em resposta à fadiga muscular e pode superestimular os músculos se a estimulação fixada (em circuito aberto) ou uma estratégia de estimulação baseada em feedback pura for usada para controlar a intensidade do FES. Para abordar essa limitação, os pesquisadores pretendem desenvolver e testar clinicamente o FES para melhorar a marcha do AVC usando sistemas de controle de FES baseados em dados.

O Footdrop é um déficit de marcha pós-AVC altamente prevalente, levando a dorsiflexão insuficiente do tornozelo durante a fase de balanço da marcha e reduzindo a mobilidade funcional. O FES, que é uma aplicação externa de estimulação para gerar contrações musculares durante uma tarefa motor funcional, pode atingir as demandas da força muscular durante a posição e a caminhada e ajudar as pessoas com derrame e lesão medular a recuperar a mobilidade. O FES para a correção do Footdrop é uma das aplicações de marcha mais populares do FES, que demonstrou melhorar a mobilidade e reduzir as quedas.

Embora o FES tenha efeitos positivos na função de caminhada, suscita contrações musculares ativas e aprimora a excitabilidade corticomotora, o FES não é usado tão comumente quanto os ortons passivos. A maioria dos sistemas FES atuais incorporam sensores de movimento para controlar o tempo do FES durante o ciclo da marcha (fase de balanço da perna parética). No entanto, nenhum desses sistemas fornece controle automático de circuito fechado da intensidade do FES, para que a estimulação ideal possa ser entregue para cada etapa, impedindo a estimulação excessiva, reduzindo a fadiga e mantendo o desempenho muscular ideal para um número maior de etapas. Além disso, o início rápido da fadiga muscular durante o FES é causado por recrutamento síncrono, não seletivo e repetido de fibras musculares amplamente fatigáveis.

Os pesquisadores implementarão um inovador controlador de preditivos de modelo (MPC) combinado com feedback baseado em ultrassom em tempo real para fornecer intensidades ideais de FES e minimizar a fadiga.