PESQUISA

Páginas

Estudo que cria modelo robótico para reabilitação do caminhar de vítimas de AVC recebe prêmio internacional

 Estudo que cria modelo robótico para reabilitação do caminhar de vítimas de AVC recebe prêmio internacional


Trabalho de aluno da EESC-USP é premiado como a melhor dissertação do ano durante simpósio internacional de Robótica

Por Matheus Campos, da assessoria de comunicação EESC

O aluno de pós-graduação Denis Mosconi recebeu o prêmio de melhor dissertação no Concurso de Teses e Dissertações em Robótica (CTDR) do congresso internacional 18th IEEE Latin American Robotics Symposium - LARS 2021, realizado no último mês de outubro. O aluno contou com a orientação do Prof. Dr. Adriano Siqueira, do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP.

O trabalho, intitulado "Interaction models between humans and lower-limbs exoskeletons applied to robotic neurorehabilitation", consistiu na elaboração de um modelo computacional de um ser humano utilizando um robô tipo exoesqueleto de membros inferiores e um algoritmo de simulação baseado em dinâmica direta - ambos úteis para o desenvolvimento, simulação, validação e sintonia de controles de interação entre humanos e robôs com foco na reabilitação do caminhar de vítimas de Acidente Vascular Cerebral (AVC).

Novos métodos

O AVC é uma doença cardiovascular não transmissível que faz uma vítima a cada 2 segundos no mundo. O AVC consiste na interrupção do fluxo sanguíneo ao cérebro, seja por meio de um bloqueio (AVC isquêmico) ou por um vazamento (AVC hemorrágico). A interrupção do fluxo sanguíneo no cérebro compromete o fornecimento de oxigênio ao órgão, resultando em uma lesão cerebral que, dependendo de sua localização e tamanho, pode provocar morte ou deixar a vítima com sequelas.

Uma das possíveis sequelas resultantes de um AVC é a incapacidade motora de caminhar. Uma vítima que se encontra nessa situação necessita de fisioterapia para recuperar as habilidades perdidas. Entretanto, a ocorrência de AVCs tem aumentado continuamente, o que demanda cada vez mais fisioterapeutas e centros de reabilitação, bem como estimula a busca por novos métodos de tratamento que sejam eficazes e possam reabilitar o paciente no menor tempo possível.

Dentre os diversos métodos propostos para auxiliar na reabilitação motora das pessoas acometidas por AVC, destaca-se a neuroreabilitação robótica, onde são utilizados robôs vestíveis, tipo exoesqueletos, para auxiliar o paciente a executar os exercícios do caminhar durante as sessões de fisioterapia. O uso de robôs permite uma análise mais objetiva da evolução do quadro clínico do paciente, com o armazenamento de dados, a repetibilidade dos movimentos, bem como o aumento da disponibilidade dos fisioterapeutas, contribuindo para que mais pacientes sejam atendidos ao mesmo tempo.

A fim de tornar o desenvolvimento de tais controles mais ágil e flexível, a dissertação de Denis Mosconi propôs um modelo de interação e um algoritmo de simulação, capazes de permitir que tais controles sejam desenvolvidos, testados, validados e sintonizados computacionalmente antes de serem aplicados aos dispositivos físicos de fato, aumentando a segurança e reduzindo o tempo necessário para seu desenvolvimento.

"Os controles de interação garantem uma relação harmoniosa entre humanos e robôs, porém, antes de serem aplicados aos robôs, devem ser testados para assegurar seu bom funcionamento e garantir que não irão colocar as pessoas envolvidas em perigo, especialmente no contexto da reabilitação, quando estamos lidando justamente com pessoas com capacidades motoras reduzidas e razoável fragilidade", explica Mosconi.



Como funciona

O modelo de interação consiste em uma matriz computacional de um ser humano vestindo um exoesqueleto, no caso o exoesqueleto ExoTAO, que foi desenvolvido pelo Laboratório de Reabilitação Robótica, coordenado pelo Prof. Dr. Adriano Siqueira, na EESC-USP. Esse modelo computacional representa o paciente, com sua antropometria (massa, altura, distribuição de massa) e os elementos atuadores do robô, que estão localizados nas articulações do quadril, joelho e tornozelo, contribuindo para que tais juntas possam se movimentar em flexão e extensão no plano sagital.

Já o algoritmo de simulação permite que os controles de interação desenvolvidos possam ser aplicados ao modelo de interação de maneira a verificar quais seriam os efeitos na prática da combinação do conjunto controle-robô-humano. Com os resultados obtidos através das simulações realizadas com o algoritmo, é possível promover adequações e melhorias nos controles, além de validá-los e sintonizá-los para o paciente específico, de maneira que, após tais simulações, o controle estará pronto para ser aplicado no robô com segurança e eficácia.



Controles de interação permitem harmonia entre humanos e robôs

De acordo com Mosconi, considerando que a recuperação das habilidades motoras de vítimas de AVC é também uma corrida contra o tempo, esse trabalho contribui para que os métodos pertinentes à neuroreabilitação sejam desenvolvidos de maneira ágil, eficiente e segura.

O modelo de interação e o algoritmo de simulação propostos na dissertação, segundo escreve o autor, possui uma grande flexibilidade, podendo ser adaptados para outros tipos de exoesqueletos, diversos controles de interação, e podem inclusive ser utilizados para estudo, modelagem e simulação do controle motor humano. "Ademais, o modelo de interação e o algoritmo podem ser facilmente adaptados para aplicações em membros superiores", explica Mosconi.

A relevância do trabalho foi reconhecida no congresso, um dos mais importantes ligados ao tema, e, para o premiado aluno e pesquisador, a premiação é mais um motivo de destaque para a ciência brasileira. "Estamos vivenciando tempos difíceis para a ciência, este prêmio é para mim um indicativo de que estou fazendo a coisa certa e uma motivação para seguir com meus esforços a fim de promover a ciência e por meio dela lutar por um mundo melhor".

Este projeto recebeu financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), por meio do Programa de Apoio à Pós-Graduação e à Pesquisa Científica e Tecnológica em Tecnologia Assistiva no Brasil (PGPTA).