Uma prótese de joelho integrada ao tecido restaura o movimento natural.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um novo joelho biônico que pode ajudar pessoas com amputações acima do joelho a caminhar mais rápido, subir escadas e evitar obstáculos com mais facilidade do que com uma prótese tradicional.

Ao contrário das próteses em que o coto é colocado dentro de um encaixe, o novo sistema é integrado diretamente ao tecido muscular e ósseo do usuário, oferecendo mais segurança e maior controle do movimento.

Além disso, os participantes do estudo clínico que testaram as próteses disseram que sentiam o joelho como parte de seu próprio corpo, algo incomum para pessoas com amputações acima dessa articulação.

"Uma prótese integrada ao tecido, ancorada ao osso e controlada diretamente pelo sistema nervoso, não é simplesmente um dispositivo inerte e separado, mas sim um sistema cuidadosamente integrado à fisiologia humana, oferecendo um nível mais elevado de incorporação protética", defende Hugh Herr, codiretor do Centro K. Lisa Yang para a Biônica do MIT e autor principal do novo estudo.

Os detalhes do estudo clínico foram publicados na revista Science.

Em uma amputação tradicional, a relação entre os pares de músculos que se esticam e contraem é afetada, dificultando o trabalho do sistema nervoso, que não detecta a posição nem a velocidade de contração muscular.

Com a nova abordagem cirúrgica desenvolvida por Herr e sua equipe, a interface mioneuronal agonista-antagonista (AMI), os pares de músculos são reconectados durante a cirurgia e continuam se comunicando entre si.

Esse feedback sensorial ajuda o usuário da prótese a decidir como mover o membro e gera sinais elétricos que podem ser usados para controlar a prótese.

Em um estudo de 2024, os pesquisadores demonstraram que pessoas com amputações abaixo do joelho que passaram pela cirurgia AMI caminhavam mais rápido e superavam obstáculos de forma muito mais natural do que pessoas com amputações tradicionais abaixo do joelho.

No novo estudo, os pesquisadores ampliaram a abordagem para atender melhor pessoas com amputações acima do joelho.

Para isso, inseriram uma haste de titânio no osso femoral residual no local da amputação, um implante que permite melhor controle mecânico e maior capacidade de carga do que uma prótese tradicional.

Além disso, o implante contém 16 cabos que coletam informações dos eletrodos localizados nos músculos AMI dentro do corpo, permitindo uma transdução mais precisa dos sinais provenientes dos músculos.

Esse sistema integrado ao osso, conhecido como e-OPRA, transmite os sinais AMI para um novo controlador robótico desenvolvido especificamente para este estudo. O controlador utiliza essas informações para calcular o torque necessário para mover a prótese da forma desejada pelo usuário.

"Todas as peças funcionam em conjunto para melhorar a entrada e saída de informações do corpo e aprimorar a interface mecânica com o dispositivo", afirma Tony Shu, pesquisador do MIT e autor principal do estudo.

Shu Et Al/MIT

"Estamos carregando diretamente o esqueleto, que é a parte do corpo que deve ser carregada, em vez de usar encaixes, que são desconfortáveis e podem causar infecções frequentes na pele."

No estudo, dois sujeitos receberam o sistema combinado AMI e e-OPRA, conhecido como prótese mecanoneural osteointegrada (OMP), e foram comparados com oito que passaram pela cirurgia AMI, mas não receberam o implante e-OPRA, e sete usuários que não tinham nem AMI nem e-OPRA.

Todos os sujeitos usaram, alternadamente, uma prótese de joelho motorizada experimental desenvolvida pelo laboratório.

A equipe mediu a capacidade dos participantes de realizar vários tipos de tarefas, como dobrar o joelho até um ângulo específico, subir escadas e superar obstáculos.

Na maioria dessas tarefas, os usuários com o sistema OMP obtiveram melhores resultados do que os sujeitos que passaram pela cirurgia AMI, mas não receberam o implante e-OPRA, e muito melhores do que os usuários de próteses tradicionais.

Além disso, à medida que o estudo avançava, os dois participantes com a OMP relataram que sentiam como se a prótese fosse parte de seus corpos.

O procedimento AMI agora é realizado rotineiramente em pacientes com amputações abaixo do joelho no Brigham and Women's Hospital, e Herr espera que em breve também se torne o padrão para amputações acima do joelho.

O sistema combinado OMP precisará de ensaios clínicos mais amplos para obter a aprovação da FDA para uso comercial, algo que Herr espera que possa levar cerca de cinco anos.

EFE