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Os pesquisadores desenvolvem luvas sensor-equipadas para medir exactamente a rigidez do músculo

Todos experimenta os músculos duros de vez em quando, se após um exercício rigoroso, no tempo frio, ou após a queda adormecida em uma posição incomum. Os povos com paralisia cerebral, o curso e a esclerose múltipla, contudo, vivem com os músculos duros cada dia, fazendo tarefas diárias tais como o alargamento de um braço extremamente difíceis e dolorosas para elas. E desde que não há uma maneira à prova de idiotas de avaliar objetiva a rigidez do músculo, estes pacientes recebem frequentemente as doses da medicamentação que são demasiado baixas ou demasiado altamente.

Agora, uma equipe interdisciplinar dos pesquisadores na Universidade da California San Diego e o hospital de crianças de Rady desenvolveram sensores wearable novos e tecnologia da robótica que poderia ser usada para medir exactamente a rigidez do músculo durante exames físicos. “Nosso objetivo é criar um sistema que poderia aumentar procedimentos médicos existentes fornecendo um consistente, avaliação objetiva,” disse Harinath Garudadri, um cientista da pesquisa no instituto de Qualcomm da universidade e no investigador principal do projecto.

“Muitos exames e procedimentos clínicos são muito subjetivos e confiam nas medidas que são feitas com mãos de um médico,” disseram Andrew Skalsky, director da divisão da medicina da reabilitação no hospital de crianças de Rady. “Nós frequentemente fazemos decisões principais e os diagnósticos médicos baseados no toque e sentimo-los. Com esta tecnologia, nós podemos começar desenvolver medidas objetivas para processos subjetivos.”

O nível de rigidez do músculo, conhecido como o spasticity, é avaliado tipicamente usando uma escala de avaliação do seis-ponto chamada a escala alterada de Ashworth. Esta escala é o padrão actual do hospital, mas é subjetiva e rende frequentemente as avaliações que variam de um doutor a outro. Estas avaliações ajudam a ditar a dose de pacientes da medicamentação são prescritas para controlar seu spasticity. As avaliações incompatíveis e imprecisos podem conduzir à overdose perigosa ou ao tratamento ineficaz em conseqüência das doses que são demasiado baixas.

O feedback paciente pode igualmente enviesar estas avaliações, Skalsky disse. “Às vezes, os pacientes pensam que não estão obtendo bastante medicina e terminam ser colocado sobre uma dose mais alta do que devem realmente ser sobre. Aquele é milhares do valor dos dólares da medicina que poderia potencial ser salvar.”

Luva de “Sensored”

Garudadri e Skalsky teamed acima com engenheiros electrotécnicos e neurocientistas em Uc San Diego para desenvolver uma luva equipada com os sensores que seja uma ferramenta mais segura e permita doutores de vir acima com avaliações objetivas, exactas e consistentes do número ao avaliar o spasticity nos pacientes que se submetem ao tratamento.

O dispositivo é construído em uma luva dos esportes do regular que um doutor possa vestir ao guardarar e ao mover o membro de um paciente para a frente e para trás. São gravados na palma mais de 300 sensores da pressão que medem a força exigida para mover o membro de um paciente. Um sensor de movimento gravado na parte traseira mede como o membro está sendo movido rapidamente. A luva é conectada a um computador através de USB.

Os dados de todos os sensores são transmitidos ao computador, onde são integrados, processados e traçados no tempo real usando os algoritmos avançados do tratamento dos sinais desenvolvidos pelo grupo de investigação de Garudadri. O computador fornece uma leitura numérica que calcule a potência real exigida para mover o membro de um paciente; o mais potência necessário, o spasticity mais severo do paciente.

“Nós estamos provendo o doutor em vez dos pacientes,” disse Padmaja Jonnalagedda, um aluno diplomado da engenharia elétrica que trabalhasse em refinar os algoritmos. “É mais conveniente para pacientes não ter que vestir todos estes sensores por todo o lado em seus corpos. É igualmente mais prático equipar apenas o doutor quando você pensa sobre o grande paciente para medicar a relação, especialmente em nações tornando-se ou em áreas rurais em todo o mundo,” ela disse.

Os pesquisadores construíram um outro dispositivo robótico que chamam “o paciente trocista” para servir como um controle para validar seus resultados. O paciente trocista consiste em um braço artificial que possa ser movido para cima e para baixo, simulando o movimento de dobramento do braço de um paciente real. O braço artificial é conectado a um disco de giro que possa manualmente ser ajustado aos níveis de resistência diferentes, como as engrenagens da bicicleta. O braço é encaixado com seu próprio grupo de sensores que medem a potência necessário para superar a resistência e para a obter que se move. Os pesquisadores podem ajustar a resistência, conhecem a quantidade de potência exigida para mover o braço e para testá-lo então se a luva produz um resultado de harmonização.

“O paciente trocista fornece uma verdade à terra para verificar que o que a luva está medindo é certamente um número real,” disse Fei Deng, um aluno diplomado da engenharia elétrica que seja responsável de construir o paciente trocista.

Toque objetivo

Em um estudo inicial, dois médicos treinados na avaliação do spasticity foram instruídos testar a luva em cinco pacientes diferentes com paralisia cerebral. Cada médico vestiu a luva ao executar o vário movimento encarrega-se, incluindo o dobramento e o alargamento dos braços e dos pés dos pacientes. Os médicos foram pedidos para fornecer suas próprias avaliações do spasticity de acordo com a escala alterada de Ashworth, sem conhecer as leituras da luva. Igualmente não souberam que avaliações do spasticity os outro davam.

A equipa de investigação comparou os resultados. Encontraram que somente 27 por cento das avaliações do spasticity dos médicos concordaram um com o otro. Pela comparação, 64 por cento das medidas feitas pela luva concordaram com os números gerados pelo paciente trocista. “Este número precisa de ser mais alto se nós queremos distribuir nosso sistema para o uso no hospital, mas mostra a melhor consistência do que avaliações existentes do spasticity,” Garudadri disse.

“A natureza multidisciplinar de nossa equipe é o que faz este projecto tão emocionante e bem sucedido. Os peritos no tratamento dos sinais, na robótica, na eletrônica imprimível, nas neurociência e na medicina vieram junto transformar um processo subjetivo em algo que é objetivo e poderia melhorar o assistência ao paciente e os resultados,” disseram Leanne Chukoskie, cientista da pesquisa no instituto para a computação neural em Uc San Diego.

Os pesquisadores dizem que a tecnologia poderia potencial ser aplicada em outros procedimentos onde os doutores têm que confiar no toque e sentir para avaliar a condição de um paciente: saúde da espinha da monitoração, avaliando a severidade da deslocação anca nos infantes, a terapia da reabilitação, a fisioterapia, e o mais.

Passos seguintes

A equipe está procurando os médicos especialistas treinados na avaliação do spasticity para testar seu sistema e para fornecer o feedback.

Os pesquisadores igualmente estão continuando a melhorar o sistema. O Ng de Tina, um dos professores da engenharia elétrica no projecto, está desenvolvendo os sensores que são mais robustos e podem directamente ser imprimidos na luva, um pouco do que gravado na superfície como são agora. “Isto facilitará criar tamanhos diferentes das luvas,” Ng disse.

Michael Yip, um professor da engenharia elétrica e um membro do núcleo do instituto do contexto da robótica em Uc San Diego, está integrando o haptics, ou o feedback da força, no paciente trocista novo. “Agora, poder empurrar activamente para trás nos braços do doutor e replaying perfis reais do spasticity dos pacientes no simulador permitirão que os doutores melhorem sua capacidade para avaliar e tratar pacientes, e fornecem dados para melhorar o medidor objetivo da luva,” Yip disse.