{"id":44326,"date":"2024-08-22T13:25:16","date_gmt":"2024-08-22T16:25:16","guid":{"rendered":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=44326"},"modified":"2024-09-04T17:14:31","modified_gmt":"2024-09-04T20:14:31","slug":"pesquisadores-da-eesc-desenvolvem-solucoes-para-estimulacao-cerebral-profunda","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=44326","title":{"rendered":"Pesquisadores da EESC desenvolvem solu\u00e7\u00f5es para Estimula\u00e7\u00e3o Cerebral Profunda"},"content":{"rendered":"

Com o avan\u00e7o da tecnologia e da ci\u00eancia, cada vez mais a engenharia \u00e9 utilizada como importante instrumento de contribui\u00e7\u00e3o na \u00e1rea m\u00e9dica. Um exemplo recente de aplica\u00e7\u00e3o m\u00e9dica vem do Departamento de Engenharia El\u00e9trica (SEL) da Escola de Engenharia de S\u00e3o Carlos da Universidade de S\u00e3o Paulo (EESC-USP), onde pesquisadores desenvolveram um sistema completo de Estimula\u00e7\u00e3o Cerebral Profunda (DBS, do ingl\u00eas Deep Brain Stimulation<\/em>), utilizado como parte de terapia para patologias como dor cr\u00f4nica, doen\u00e7a de Parkinson, tremores, entre outras. Seu grande diferencial \u00e9 o uso de componentes comerciais de baixo custo e a prototipagem de um microdispositivo contendo os m\u00f3dulos de aquisi\u00e7\u00e3o de biopotenciais e neuroestimula\u00e7\u00e3o. O estudo conta com a colabora\u00e7\u00e3o de pesquisadores da Universidade do Minho, de Portugal.<\/p>\n

A Estimula\u00e7\u00e3o Cerebral Profunda (DBS) \u00e9 um procedimento cir\u00fargico que envolve a implanta\u00e7\u00e3o de um dispositivo m\u00e9dico denominado de neuroestimulador, que envia impulsos suaves para zonas espec\u00edficas do c\u00e9rebro por meio de eletrodos implantados. A corrente el\u00e9trica utilizada \u00e9 muito baixa e \u00e9 injetada em pontos estrat\u00e9gicos do c\u00e9rebro, que s\u00e3o, na sua maioria, profundos.<\/p>\n

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Prof. Jo\u00e3o Paulo do Carmo com o microdispositivo. Foto: Divulga\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n

O neuroestimulador, normalmente implantado no peito, \u00e9 um equipamento com dimens\u00f5es n\u00e3o maiores que uma caixa de f\u00f3sforos e possui uma bateria acoplada para prover alimenta\u00e7\u00e3o e garantir a opera\u00e7\u00e3o. O procedimento foi autorizado pela FDA (Food and Drug Administration), a ag\u00eancia americana similar \u00e0 nossa ANVISA (Ag\u00eancia Nacional de Vigil\u00e2ncia Sanit\u00e1ria), em 1997, em princ\u00edpio para o tratamento da doen\u00e7a de Parkinson.<\/p>\n

Ap\u00f3s ter sido comprovada sua efic\u00e1cia, seu uso foi autorizado e ampliado tamb\u00e9m para o al\u00edvio de sintomas associados a perturba\u00e7\u00f5es neurol\u00f3gicas e dos movimentos que n\u00e3o s\u00e3o obtidos com outras terapias, como dor cr\u00f4nica, doen\u00e7a de Parkinson, distonia, obesidade m\u00f3rbida, s\u00edndrome de Tourette, tremor essencial e o Transtorno Obsessivo-Compulsivo (TOC).<\/p>\n

Contudo, grande parte dos sistemas DBS comerciais possuem um limitador. Quem explica \u00e9 Jo\u00e3o Paulo Pereira do Carmo, professor e pesquisador do Grupo de Metamaterias, Microondas e \u00d3ptica (Gmeta), do Departamento de Engenharia El\u00e9trica da EESC, e coordenador do estudo. \u201cA maioria permite gerar um conjunto muito limitado de formas de onda pr\u00e9-definidas, sobretudo com a forma retangular. N\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel gerar outros tipos de ondas nem ajustar dinamicamente os par\u00e2metros de estimula\u00e7\u00e3o durante o tratamento, e muito menos adaptar a tecnologia a mudan\u00e7as nos estados cerebrais. Al\u00e9m disso, a maioria dos sistemas de DBS dispon\u00edveis s\u00f3 consegue prover sinais de corrente constante e os poucos que permitem ajustar a amplitude da corrente n\u00e3o deixam que isso seja feito por\u00a0software<\/em>. Essas limita\u00e7\u00f5es nos motivaram ao estudo de desenvolvimento de um sistema mais avan\u00e7ado\u201d.<\/p>\n

DBS em malha aberta e em malha fechada<\/strong><\/p>\n

Para compreender a relev\u00e2ncia do trabalho dos pesquisadores da EESC, \u00e9 necess\u00e1rio aprofundar um pouco mais o entendimento acerca da Estimula\u00e7\u00e3o Cerebral Profunda (DBS). Existem dois paradigmas para sua classifica\u00e7\u00e3o: o DBS em malha aberta (Open-Loop<\/em>\u00a0DBS, tamb\u00e9m conhecido como DBS convencional) e o DBS em malha fechada (Closed-Loop<\/em>\u00a0DBS, tamb\u00e9m conhecido como DBS adaptativo).<\/p>\n

\u201cNo caso do DBS de malha aberta, um neurologista ajusta manualmente os par\u00e2metros de estimula\u00e7\u00e3o a cada 3-12 meses ap\u00f3s a implanta\u00e7\u00e3o. Aqui, apenas se injeta pulsos el\u00e9tricos para estimular determinadas regi\u00f5es do c\u00e9rebro. Todavia, existem casos em que a terapia \u00e9 ineficaz ou causa habitua\u00e7\u00e3o e, portanto, redu\u00e7\u00e3o da efic\u00e1cia\u201d, afirma o docente e pesquisador da EESC.<\/p>\n

\u201cJ\u00e1 no caso do DBS em malha fechada, a programa\u00e7\u00e3o dos par\u00e2metros de estimula\u00e7\u00e3o \u00e9 realizada automaticamente, com base nos biomarcadores medidos e que podem possuir naturezas diversas, como bioel\u00e9trica, psicol\u00f3gica, bioqu\u00edmica, entre outras. O comportamento dos biomarcadores s\u00e3o indicadores imprescind\u00edveis no DBS em malha fechada porque com base na doen\u00e7a a tratar ajudam a reconfigurar e adaptar os sinais usados na neuroestimula\u00e7\u00e3o. A grande vantagem \u00e9 que, ao combinar aquisi\u00e7\u00e3o de sinais neuronais com neuroestimula\u00e7\u00e3o el\u00e9trica, permite que a terapia se adapte ao longo do tempo e que um protocolo espec\u00edfico para cada doente possa ser definido, personalizando o tratamento\u201d, detalha Carmo.<\/p>\n

No estudo do Departamento de Engenharia El\u00e9trica da EESC, os pesquisadores desenvolveram um sistema completo de DBS em malha fechada usando componentes comerciais de baixo custo e de um microdispositivo em CMOS de 65nm da TSMC contendo os m\u00f3dulos de aquisi\u00e7\u00e3o de biopotenciais e neuroestimula\u00e7\u00e3o para futura produ\u00e7\u00e3o de uma solu\u00e7\u00e3o 100% integrada para DBS em malha fechada.<\/p>\n

No processo de desenvolvimento do sistema, os pesquisadores contaram com a colabora\u00e7\u00e3o do neurologista e professor da Faculdade de Medicina da USP, Erich Talamoni Fonoff, e de Eduardo Colombari, professor do Departamento de Fisiologia e Patologia da Faculdade de Odontologia da Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Araraquara.<\/p>\n

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Desenvolvimento do sistema feito no departamento da EESC-USP. Foto: Divulga\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n

Resultados promissores<\/strong><\/p>\n

Os estudos, publicados recentemente na Electronics<\/em><\/a> e no Journal of Low Power Electronics and Applications<\/em><\/a>, conceituados peri\u00f3dicos cient\u00edficos, avan\u00e7am e j\u00e1 trazem resultados promissores, na avalia\u00e7\u00e3o de Carmo.<\/p>\n

\u201cConseguimos desenvolver um microdispositivo e um sistema completo de DBS em malha fechada. Seguimos no avan\u00e7o da pesquisa que, para al\u00e9m de todas as suas contribui\u00e7\u00f5es para a \u00e1rea m\u00e9dica, tamb\u00e9m trazem benef\u00edcios na quest\u00e3o socioecon\u00f4mica, n\u00e3o s\u00f3 tornando o pa\u00eds independente da importa\u00e7\u00e3o destes dispositivos m\u00e9dicos, como at\u00e9 oferecendo o sistema globalmente, incrementando a utiliza\u00e7\u00e3o da Estimula\u00e7\u00e3o Cerebral Profunda em malha fechada\u201d.<\/p>\n

Para isso acontecer, por\u00e9m, o projeto segue o progresso. De acordo com Carmo, entre os pr\u00f3ximos passos a serem dados na pesquisa est\u00e3o a realiza\u00e7\u00e3o de testes\u00a0in-vivo<\/em>\u00a0em animais; o refinamento dos prot\u00f3tipos que ainda se encontram no n\u00edvel de prontid\u00e3o tecnol\u00f3gica TRL 4 (Technology Readiness Level<\/em>\u00a04) ou seja, de tecnologia validada ao n\u00edvel laboratorial (TRL 4:\u00a0technology validated in lab<\/em>); e a integra\u00e7\u00e3o de um microdispositivo CMOS completo de CLDBS para implanta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cA engenharia tem conex\u00f5es muito fortes com a \u00e1rea m\u00e9dica, em especial com dispositivos m\u00e9dicos, e pode contribuir decisivamente no desenvolvimento de solu\u00e7\u00f5es que tenham como foco a evolu\u00e7\u00e3o de terapias e tratamentos para pacientes. A Engenharia Biom\u00e9dica da EESC tem formado profissionais capazes de fazer a diferen\u00e7a e incrementar parcerias relevantes ligadas ao setor m\u00e9dico. O nosso estudo \u00e9 um exemplo do potencial da sinergia existente entre essas \u00e1reas\u201d, conclui Carmo.<\/p>\n

A pesquisa foi financiada pela Fapesp, por meio do projeto com a refer\u00eancia 2019\/05248-7.<\/p>\n

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Texto: Denis Dana (Ex-libris) para a Assessoria de Comunica\u00e7\u00e3o<\/p>\n

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Dispositivo \u00e9 eficaz em terapias para doen\u00e7a de Parkinson, tremores e dores cr\u00f4nicas, mostrando como a engenharia pode contribuir com a \u00e1rea m\u00e9dica.<\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":44363,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[111,211,55,37,201],"tags":[],"class_list":["post-44326","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-comunicados-alunos","category-eesc-comunidade","category-divulgacao-imprensa","category-noticias","category-destaque-box","entry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/44326","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/9"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=44326"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/44326\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":44409,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/44326\/revisions\/44409"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/44363"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=44326"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=44326"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=44326"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}