sexta-feira, 7 de agosto de 2015

Bico calado, pernas: Luta do ciclismo e robótica contra o Parkinson

O que bicicletas em tandem, exoesqueletos e processadores RAM têm em comum? Eles estão todos ajudando na luta contra o mal de Parkinson

Um faz o outro se puxar!
6 Aug 2015 - Os efeitos da doença de Parkinson são destrutivos: tremores musculares tomam conta, e os estragos da doença torna-os duros e lentos. Agora, uma descoberta casual por um médico norte-americano levou a um tratamento inovador que combina ciclismo com uma ponta de exoesqueleto robótico.

Cerca de 127 mil pessoas no Reino Unido estão atualmente diagnosticadas com Parkinson, e até um milhão de sofredores vivem nos EUA. A doença progressivamente danifica partes do cérebro, com sintomas que surgem quando os níveis de um mensageiro químico no cérebro, dopamina, cai abaixo de níveis normais. A medicação pode ajudar, como pode a fisioterapia, mas esta evolução incomum proporciona uma surpreendente reviravolta em duas rodas.

Uma bicicleta feita para dois

A descoberta veio durante uma roadtrip através de Iowa. O Dr. Jay Alberts estava trabalhando no Departamento de Engenharia Biomédica na Clínica Cleveland, Ohio, quando ele se ofereceu para levar um amigo com Parkinson num passeio em tandem de uma semana em toda região central dos EUA. A sua motivação era simples: para demonstrar como um estilo de vida ativo pode, e deve, ser mantido após o diagnóstico.

"Em apenas dois dias de viagem, ambos foram surpreendidos ao notar que seus sintomas tinham melhorado."

Para se preparar, seu amigo treinou para a viagem numa bicicleta de exercícios, pedalando a um ritmo constante de 60 rpm. No entanto, a viagem proporcionou-lhe um desafio inesperado: a corrente de transmissão compartilhada do conjunto obrigou-o a pedalar cerca de 40% mais rápido, a fim de coincidir com Alberts "mais ligeiro 85 rpm. Em apenas dois dias na viagem, ambos foram surpreendidos ao notar que seus sintomas tinham melhorado.

Por incrível que pareça, não foram apenas suas pernas que mostraram menos sintomas - a sua caligrafia era melhor também. Alberts decidiu investigar.

Ele recrutou 10 pacientes para participar de sessões numa bicicleta de exercício tandem. Um instrutor qualificado sentou-se na frente, como "capitão", e os pacientes se sentaram atrás, como "copilotos". Os pacientes tiveram que pedalar tão rápido quanto o "capitão" totalmente apto a treinar por uma hora de cada vez, três vezes por semana, durante dois meses.

Os resultados foram extraordinários e apoiou as suspeitas de Jay. Eles mostraram uma melhoria notável de 35% nas funções motoras e os efeitos persistiram até quatro semanas após as sessões em tandem terem terminado.

Significativamente, as melhorias foram evidentes na parte superior do corpo, e não apenas nos músculos que tinham feito o pedalar. Esta era a evidência de que o exercício assistido tinha levado a alterações benéficas no cérebro.

Tudo isso seria uma excelente notícia, se o exercício em bicicleta única em tandem fosse comum e de fácil acesso para os doentes de Parkinson. Infelizmente, elas são muito raras. Além do mais, tornam-se cada vez mais caras se as sessões são individuais e requerem os serviços de um treinador para liderar cada treino.

Uma classe spin - com uma torque robótico

Felizmente, engenheiros da Universidade Nacional Kyungpook, Coréia do Sul, estão desenvolvendo um exoesqueleto que poderá resolver esses problemas.

O conceito envolve membros robóticos para exoesqueletos e cintas nas próprias pernas do ciclista. Os dispositivos robóticos agem como uma força estabilizadora, certificando-se que o utente usa seus próprios músculos no caminho certo para maximizar o benefício do exercício, e ajuda-os, adicionando potência nos motores inseridos.

"Sensores eletromecânicos nas pernas detectam o quão duro o paciente está empurrando os pedais, e ajustam automaticamente o nível de assistência a dar."

Isso libera o paciente a andar numa bicicleta de assento único, comum, e exercício em bicicleta estática por conta própria - sem paralelo necessário. Além do mais, um personal trainer não fica preso a uma única pessoa durante a sessão, e pode atender a outros pacientes ao mesmo tempo.

É uma solução engenhosa. Em vez de um capitão de conjunto habilmente regulando as forças e cadência, as pernas robóticas poderiam ser programados para garantir que o utente esteja realizando um esforço suficiente durante a sessão de exercício para ajudar a aliviar a sua condição durante semanas por virem.

Os resultados fornecem um raio de esperança para quem sofre em todo o mundo. Pensa-se que a bicicleta intensa pode melhorar uma variedade de funções musculares, não apenas nas pernas, se praticado nas fases iniciais da doença. Ao ajudar os pacientes a pedalar mais rapidamente, e sem problemas, o que poderiam fazer sem ajuda, os sintomas de Parkinson podem ser reduzidos.

Não é sobre a bicicleta

Construir uma máquina que interage intimamente ligada com o movimento de um ser humano não é fácil. Os membros motorizados tem que controlar com precisão e imitar a cinemática do quadril, joelho e tornozelo, por isso, mecanismos de controle sensíveis devem estar no local. Afinal, ninguém vai querer usar o dispositivo se ele manipular as pernas de maneira insegura.

É uma empreitada imensamente complexa. O exoesqueleto tem sensores para medir as forças, ângulos e passo em cada junta, e para monitorar constantemente a pressão caindo em cima de cada pedal. Os dados são analisados pelo computador de controle, um chip RAM Cortex 32 bits. Os comandos são então enviados para os motores de 90W nos quadris e motores mais potentes, de 120W, nos joelhos.

A primeira onda de experimentos confirmou que o projeto do sistema é robusto, mas mais trabalho precisa ser feito para aperfeiçoar o design. O protótipo terá mais modificações e sensores melhores, para que o movimento do exoesqueleto seja adequado ao movimento de pernas humanas enquanto pedalam.

Ainda há um longo caminho a percorrer com este projeto excepcional, mas, quando completo, vai oferecer esperança de uma melhor qualidade de vida para os doentes de Parkinson em todo o mundo. (original em inglês, tradução Google, revisão Hugo) Fonte: Alphr, com links.

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