Avanços da Protese de Extremidade Superior – Tecnologia Criativa Ortopédica e Protética

Avanços da Protese de Extremidade Superior

by Zach Harvey, CPO

I’ve been in the field of prosthetics and orthotics for 20 years now and have seen a lot of change. Nos últimos anos, tem havido um rápido avanço nas próteses para a extremidade superior. Com mais opções vêm mais decisões e a nossa velha maneira de fazer as coisas precisa de ser reavaliada. Algumas mudanças mais significativas no jogo incluem: opções para mãos parciais e dígitos (dedos/polegar), interfaces de material mais confortáveis, articulações multi-articuladas e melhores formas de controlar sistemas alimentados eletricamente. Graças ao financiamento da Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) e de universidades/laboratórios em todo o mundo, algumas pessoas muito inteligentes estão trabalhando em tecnologias emergentes, algumas das quais já se concretizaram. Afinal de contas, há uma grande necessidade de melhorias, pois temos lutado para fornecer desenhos altamente confortáveis e funcionais. Os avanços cirúrgicos são também um factor importante nesta revolução. Antes de começar, quero salientar que isto vem da minha perspectiva e pode não esgotar todos os avanços que estão a acontecer. Não vou falar muito sobre impressão em 3D, embora seja um tema quente, porque não estou utilizando na minha prática.

Começarei com as crescentes opções comercialmente disponíveis para o nível de mão parcial e dígitos. Isto é significativo porque a mão e os dígitos representam o maior número de amputações de membros superiores nos EUA. A mão humana é muito complexa, e o foco em objetivos funcionais é muito importante para esta população. Um bom terapeuta ocupacional pode ser instrumental nas fases de planejamento e trabalho com o indivíduo após receber o aparelho.

1) Restaurações de silicone de alta definição não são novas, por si só, mas são dignas de menção porque são bastante comuns e altamente funcionais em alguns casos. Estes dispositivos personalizados são combinados em forma e cor por artistas com detalhes tão pequenos como sardas e unhas.

2) Dígitos de catraca metálica são uma opção robusta para aqueles que necessitam de dedo(s) completo(s) e/ou próteses de polegar. Estes podem ser flexionados em várias posições de travamento e voltar para a extensão com o apertar de um botão ou quando totalmente flexionados. Isto permite a capacidade de segurar ou carregar objectos, e fornece algo para pressionar contra.

3) Os dígitos alimentados pelo corpo utilizam uma articulação anatomicamente intacta e superior para alimentar uma prótese. Por exemplo, uma pessoa com um dedo indicador amputado na articulação central poderia flexionar e estender-se para mover uma ponta de dedo fixa mecanicamente. Isto permitiria que a ponta do dedo enrolasse na palma da mão ou beliscasse a ponta do polegar.

4) Os dígitos alimentados electricamente são especialmente benéficos quando existe a ausência de um polegar e/ou dedo(s) inteiro(s). Estes utilizam sensores mioelétricos, cuidadosamente colocados sobre os músculos da mão para controlar o movimento.

Se a interface personalizada for de alta definição, de catraca, alimentada pelo corpo, ou alimentada eletricamente, a interface é crítica. Conforto e proteção contra irritação da pele são alguns dos objetivos principais com qualquer dispositivo protético. Um material chamado silicone HTV é bem adequado para esses objetivos e funciona também para outros níveis de amputação. A fabricação requer um conjunto único de habilidades, mas laboratórios especializados em todo o país estão tornando esta tecnologia amplamente disponível para os protéticos utilizarem.

Multi-articulação das mãos imita a mão humana, tornando os movimentos mais naturais do que as mãos convencionais, pois os motores em cada dedo permitem uma seleção de punho programável quase infinita. As mãos convencionais ainda são usadas e são reconhecidamente mais duráveis, mas têm limitações porque simplesmente abrem/fecham. A vantagem das mãos multi-articuladas é que é necessária menos pressão de aperto enquanto se segura um objecto, devido à forma como os dedos se conformam à sua volta. Elas também reduzem os movimentos incômodos dos braços para posicionar a mão, o que pode causar síndromes de uso excessivo ao longo do tempo. Graças à impressão em 3D e às plataformas de código aberto, estas mãos estão a tornar-se mais acessíveis e económicas em todo o mundo. Muitas pessoas preferem uma mão que pareça e se mova mais naturalmente e, na minha prática, tenho visto uma grande taxa de aceitação do uso de mãos multi-articuladas em relação às mãos convencionais. Muitas pessoas até abraçam o “aspecto biónico”. No entanto, os dispositivos protéticos potentes têm sido limitados no número de articulações que se movem activamente. Graças ao financiamento da DARPA, o braço Luke (anteriormente chamado de braço Deka) foi desenvolvido sob o Programa Revolucionário de Próteses com o objetivo de restaurar o controle natural das mãos e braços. Após anos de desenvolvimento, o braço Luke está agora disponível comercialmente e tem até 10 movimentos de articulação que podem acontecer simultaneamente.

Quantos mais movimentos as mãos e os braços forem capazes de fazer, maior será a necessidade de controlar esses movimentos pelo utilizador. Assim, os avanços no reconhecimento de padrões e na cirurgia de re-inervação muscular dirigida (TMR). As próteses mioelétricas tradicionais usam um ou dois sinais na superfície da pele para detectar eletricidade quando o músculo é queimado para alimentar uma mão, pulso ou cotovelo. Fica mais complicado quanto maior for a amputação, maior é o número de articulações que requerem controle mioelétrico. A mudança do cotovelo para o pulso para a mão é lenta e incómoda para o utilizador. O reconhecimento do padrão, em contraste, utiliza um conjunto de eletrodos em torno do membro remanescente na prótese. Em vez de serem utilizados músculos específicos, o algoritmo do software dá sentido aos dados de todos os sinais e interpreta o movimento desejado do utilizador. Isto pode resultar em movimentos mais rápidos e intuitivos do braço. A cirurgia TMR também pode melhorar os resultados, porque esta cirurgia requer nervos que anteriormente controlavam o movimento da mão e do braço e os prende a nervos e músculos menores mais acima no braço ou no peito. O controle da prótese pode não só melhorar com este procedimento, mas a dor e a dor fantasma também tem demonstrado ser reduzida. O braço Luke usa algo chamado “controle do ponto final”, que permite até 10 graus de liberdade para operar simultaneamente. As unidades de movimento inercial (IMU’s) são uma forma de controlar o braço Luke. As IMU’s são presas aos atacadores do usuário e um pé controla a colocação da mão no espaço enquanto o outro opera a mão. Consegui fazer uma demonstração do braço, e em poucos minutos percebi como era muito mais fácil do que os meios tradicionais de sequenciação através de cada movimento articular. Veja este vídeo para vê-lo em ação:

A tecnologia emergente que pode melhorar os resultados dos amputados das extremidades superiores inclui: retroalimentação háptica, osteointegração, eletrodos implantáveis e transplante braço/mão.

A retroalimentação háptica foi talvez subestimada em importância até ser estudada em um ambiente de laboratório. As mãos protéticas equipadas com sensores de pressão, por sua vez, estimulam dispositivos de vibração semelhantes aos dos telefones celulares ou até mesmo os próprios nervos sensoriais. O feedback inicial tem sido encorajador com menos confiança no sistema visual, menos tendência a cair ou esmagar objectos, e uma sensação geral de incorporação da prótese. Os participantes destes estudos foram tão longe para dizer que uma vez terminado o estudo “foi como perder a minha mão novamente”

Osseointegração é a ligação directa do esqueleto ao osso com um pilar metálico saliente que se fixa ao resto da prótese. Há muitas vantagens para o amputado da extremidade superior em comparação com as tomadas protéticas tradicionais, que incluem: percepção reduzida do peso, tradução perfeita do movimento ósseo para a prótese, suspensão positiva em todos os momentos, e nenhum acúmulo de calor/sudor. A FDA está se tornando cada vez mais receptiva ao procedimento e isto provavelmente se tornará uma opção para alguns amputados da extremidade superior que lutam com as tomadas protéticas tradicionais.

Os eletrodos implantáveis no sistema e-OPRA da Integrum não estão longe de se tornar uma realidade. Este sistema utiliza eletrodos de fio que passam através do implante de osteointegração em várias barrigas musculares e nervos do braço remanescente. Está actualmente em desenvolvimento e em ensaios clínicos. Ao contrário dos eléctrodos tradicionais que se podem mover e perder o contacto com a pele, os fios mantêm o contacto com o músculo numa amplitude de movimento irrestrita com potencial para um feedback sensorial, e redução da dor fantasma.

Mais de 85 transplantes de mão/braço foram realizados em todo o mundo com o sobrevivente mais longo em 11 anos. Os resultados têm sido mistos, e o procedimento requer uma vida inteira de imunossupressores. Ainda não está claro se este deve ser o tratamento padronizado para amputados seletivos de braço. As evidências ainda não provaram que os transplantes de mão/braço melhoram os resultados funcionais e a qualidade de vida. Além disso, há uma carga financeira considerável e potenciais complicações imunossupressoras. Isto pode mudar à medida que mais cirurgias são realizadas e dados a longo prazo são adquiridos.

À medida que mais opções se tornam disponíveis, certos dispositivos protéticos podem cair à margem do caminho. Quando o primeiro gancho bipartido controlado por cabo foi desenvolvido por volta de 1860, ele tornou o desenho do “Captain Hook” virtualmente obsoleto. No entanto, estou tendo dificuldade em pensar em qualquer coisa nos últimos 20 anos em próteses de extremidade superior que se tornou obsoleta devido a um avanço tecnológico. Talvez porque a função da mão humana seja tão difícil de replicar. Dito isto, pergunto-me se chegaremos a um tempo em que ou a medicina regenerativa permitirá que os braços voltem a crescer ou se um desenho protético mecânico superior fará com que todos os desenhos anteriores pareçam braços “Capitão Gancho”. Até lá, estou feliz por ter um número crescente de opções para trabalhar!

Referências e recursos adicionais

https://www.ishn.com/articles/97844-statistics-on-hand-and-arm-loss

https://www.hopkinsmedicine.org/transplant/programs/reconstructive_transplant/hand_transplant.html

https://www.dovepress.com/hand-transplantation-current-challenges-and-future-prospects-peer-reviewed-fulltext-article-TRRM

https://www.swisswuff.ch/tech/?p=9423

LUKE Arm Detail Page

https://journals.lww.com/annalsofsurgery/fulltext/2019/08000/targeted_muscle_reinnervation_treats_neuroma_and.10.aspx

https://opedge.com/Articles/ViewArticle/2018-09-01/upper-limb-prosthetics-pattern-recognition-shows-practical-promise

https://integrum.se/opra-implant-system/e-opra/>

Osseointegration: An Overview

https://www.naric.com/?q=en/rif/what%E2%80%99s-buzz-using-vibratory-haptic-feedback-improve-grip-strength-hand-prostheses

https://thedaily.case.edu/new-technology-enables-man-hold-granddaughter/>

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453290/>

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